JPH09291059A - 有機媒質中に含まれるヨウ素化合物を除去する際の運転方法 - Google Patents
有機媒質中に含まれるヨウ素化合物を除去する際の運転方法Info
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Abstract
酢酸と無水酢酸の混合物中に含まれるヨウ素化合物を、
活性部位の少なくとも1%が銀形または水銀形に交換し
た陽イオン交換樹脂と接触させることにより除去する方
法において、新たな処理設備等を用いることなく、接触
後の液に溶解する銀又は水銀量を低減し、かつその銀ま
たは水銀の使用率を向上しうる運転方法を提供すること
にある。 【解決手段】 ヨウ素化合物を含む有機媒質、特に酢酸
又は酢酸と無水酢酸の混合物を陽イオン交換樹脂と接触
させる際に、段階的に温度を上昇させて運転することに
よって接触後の液に溶解する銀又は水銀量を低減し、か
つその銀または水銀の使用率を向上することができる。
Description
オン交換樹脂を用いてヨウ素化合物を除去する際の運転
方法に関する。
に含まれるヨウ素化合物を、銀形あるいは水銀形に交換
した陽イオン交換樹脂と接触させることにより除去する
場合の運転方法に関する。
方法は種々開示されているが、なかでも酢酸中に含まれ
たヨウ素化合物の存在は、蒸留によってもしばしば除去
しきれず、酢酸をあとで化学変化させる場合、例えば酢
酸ビニルの製造に関して金属触媒の寿命を短縮させる等
のヨウ素化合物汚染を引き起こすという重大な問題点を
有するため、数多くの除去方法が検討されている。
素化合物を除去する方法として、活性部位が銀形あるい
は水銀形に交換された強酸性陽イオン交換樹脂との接触
による方法が開示されている。例えば特公平5−210
31号公報では、活性サイトの少なくも1%が銀形又は
水銀形に変えられているマクロ網状強酸性カチオン交換
樹脂の使用が有効であるとしている。使用温度範囲は有
機液体の凝固点から樹脂の分解温度まで、すなわち17
〜100℃で使用可と記載されてはいるが、温度は重要
ではないとの記載があり、実施例も温度の記載がなく、
運転温度の操作については何等記載されていない。
度6〜10%の銀含有準多孔性樹脂がヨウ素化合物の除
去に使用できることを開示している。典型的温度範囲は
20〜120℃であり、実施例は43℃である。また、
特開平5−301839号公報での温度範囲は液体を維
持する温度すなわち20〜120℃、実施例は79℃で
ある。
たマクロ網状樹脂の活性部位に銀イオンをイオン交換に
より結合させて用いる方法が有効であるとしている。適
格な温度範囲は酢酸の凝固点17℃から酢酸の沸点11
8℃までであり、樹脂の分解温度は150℃以下と記載
されている。また、高温では腐食速度も上がるので除去
所望速度を考えできるだけ低温で実施すべきとあり、実
施例は20℃、比較例は40℃である。しかし低温では
反応率が悪く、ヨウ素化合物の除去効率、銀の使用率が
悪くなる。
いて本発明者らが追試したところ、イオン交換樹脂との
接触後に得られる酢酸又は酢酸と無水酢酸の混合物中に
は実際いくらかの銀が酸中でのイオン交換平衡の性質上
あるいは樹脂の温度による不安定性のため溶解し、品質
の悪化を招くばかりでなく銀使用率の低下も引き起こす
という問題点を有することを確認した。これは、温度が
高いほど著しい。例えば、79℃では銀の流出が著しく
採用すべきではない。
いる銀を除去する手段として、銀処理されたイオン交換
樹脂床の後に、未だ銀形に変えられていないイオン交換
樹脂床を設置することが便利であるとしている。
は大量のイオン交換樹脂、長い樹脂充填層が必要であり
設備費がかかるし回収費用も必要でありコストが高くな
るという問題がある。
銀との反応のメカニズムの解析は成されておらず、巨大
網状樹脂および準多孔性樹脂の樹脂内部における反応
率、除去性能は満足できるものではない。
媒質中、特に酢酸又は酢酸と無水酢酸の混合物中に含ま
れるヨウ素化合物を、活性部位の少なくとも1%が銀形
または水銀形に交換した陽イオン交換樹脂と接触させる
ことにより除去する方法において、新たな処理設備等を
用いることなく、接触後の液に溶解する銀又は水銀量を
低減し、かつその銀または水銀の使用率を向上しうる運
転方法を提供することにある。
中、特に酢酸および酢酸と無水酢酸の混合物中に不純物
として含まれるヨウ素化合物を、活性部位の少なくとも
1%が銀形または水銀形に交換されたイオン交換樹脂と
接触させることにより除去する方法において、ヨウ素化
合物除去のメカニズムを速度論的に解析した結果、樹脂
細孔内拡散抵抗が支配的であることに着目し、操作温度
を上げることにより拡散速度及び反応速度を上げられ、
樹脂の除去効率、寿命が著しく増大すること、さらに
は、イオン交換平衡により流出する銀または水銀形およ
び樹脂の劣化による銀または水銀および硫酸根の流出量
が増大する問題点も見い出した。これらのことから運転
の初期に比較的低温度でイオン交換樹脂と接触させて樹
脂の劣化及び銀または水銀の流出量を低く維持し、その
後、樹脂床の出口付近でヨウ化ヘキシルなどのヨウ化ア
ルキルが検出されそうになったあるいは検出された時点
で温度を段階的に上昇させることで樹脂の劣化及び銀ま
たは水銀の流出を最低限におさえて、かつ除去効率、寿
命、銀または水銀の使用率を著しく向上できることを見
い出し、本発明を完成した。すなわち、本発明は、段階
的に温度を上昇して運転することで、簡便に、接触後の
液に溶解する銀又は水銀量を低減し、最も効率的にヨウ
素化合物を除去し得る、銀又は水銀の使用率を向上しう
る運転方法である。
明する。
レンとジビニルベンゼンのスルホン化共重合体よりなる
陽イオン交換樹脂が好ましい。
化方法は特に重要ではなく、水または非水性有機媒質に
適当な溶解度を持つ銀塩であれば使用可能である。酸化
銀、酢酸銀、硝酸銀はその代表的な銀塩である。銀の必
要量は除去したいヨウ素化合物に対してモル比で1倍以
上である。
00オングストローム以上が好ましく、さらに好ましく
は600オングストローム以上である。
酸、アルコール、エステル等であり、特に、酢酸又は酢
酸と無水酢酸の混合物中に含まれるヨウ素化合物の除去
に好適である。さらに詳しくは、ロジウム化合物、ヨウ
化メチル及び助触媒としてアルカリ金属ヨウ化物を含む
触媒系の存在下、メタノール、酢酸メチル及びジメチル
エーテルの中から選ばれる1種以上と一酸化炭素又は一
酸化炭素と水素の混合物と反応させて得られた酢酸又は
無水酢酸の混合物中に含まれるヨウ素化合物の除去に最
適である。なお、本発明は有機媒質中のハロゲン化合物
の除去に限定されず、水あるいは水溶液中のハロゲン化
合物の除去にも応用できる。
化メチル、ヨウ化エチル、ヨウ化プロピル、ヨウ化ブチ
ル、ヨウ化ペンチル、ヨウ化ヘキシル、ヨウ化ヘプチ
ル、ヨウ化オクチルなどアルキル基の炭素数が10程度
までのヨウ化アルキルおよびそれらの混合物が対象とな
るが、ヨウ化リチウムのような無機ヨウ化物塩、よう素
イオンに対しても効果がある。また、ヨウ素以外のハロ
ゲン、例えば塩素についても上記塩化アルキル、無機塩
化物塩、塩素イオンに対しても効果がある。これらの存
在量は液中濃度で0.1〜1000ppb程度である。
充填床の形で連続的に処理したい流体を流すのが一般的
であるが、回分式、流動床式で使用してもさしつかえな
い。連続流通式で使用する場合は、境膜拡散抵抗の影響
を小さくするような流速、毎時あたりの床容積を採用す
るのが一般的であるが、使用する樹脂の特性、除去され
るヨウ化物の種類・特性・濃度により経済的に優位な条
件を採用してもさしつかえない。
凝固点である17℃であり、上限は樹脂の耐熱温度であ
る120℃である。90℃を越えると樹脂の劣化が無視
できなくなるので、20〜90℃の間の温度を任意に選
べるのが好ましい。段階的に温度を上昇する方法は、例
えば、運転初期は17〜35℃の比較的低温度で使用
し、銀または水銀の流出量を低く維持しながら樹脂床を
最大限すなわち破過(貫流点到達)するまでの時間、ヨ
ウ素化合物の除去に使用するのが望ましい。その後、2
段階目の温度、例えば、45℃程度に上昇させて吸着帯
長さおよび吸着帯移動速度を短縮させる。すなわち、ユ
ーティリゼーションの向上、破過までの時間である樹脂
寿命の延命、使用率の向上を行なう。この効果は温度を
上げれば上げるほど大きくなるが、銀または水銀の流出
ロス量も増加するので、2段階目の温度としては10℃
程度の上昇が好ましい。2段階目の温度において、銀ま
たは水銀の流出量を低く維持しながら樹脂床を破過する
までヨウ素化合物の除去に使用する。その後、3段階目
の温度、例えば、55℃程度に上昇させて吸着帯長さお
よび吸着帯移動速度を短縮させて樹脂寿命の延命、使用
率の向上を行なう。以後、これらを繰り返すことによ
り、樹脂の劣化及び銀または水銀の流出を最低限におさ
えて、かつヨウ化アルキルの除去効率、樹脂寿命、銀ま
たは水銀の使用率を著しく向上できる。
用されるが、120℃で用いても腐食の心配はない。
れるものではなく、工業的に使用される担体、例えば、
アルミナ、シリカ、シリカアルミナ、ゼオライト、活性
炭などに銀および水銀を担持した場合にも応用できる。
せて運転することによって、樹脂の劣化及び銀または水
銀の流出を最低限におさえて、かつヨウ化アルキルの除
去効率、樹脂寿命、銀または水銀の使用率を著しく向上
できる。
説明するが、本発明はこれらの実施例により限定される
ものではない。
中のヨウ素化合物を除去する方法は以下の通りである。
酸を、活性部位に銀を担持させた巨大網状構造を持つ強
酸性陽イオン交換樹脂充填床と、所定の温度に保ちなが
ら連続接触させる。ある時間ごとにカラムに取り付けて
いるサンプリング口より接触後の酢酸を採取し、電子捕
獲型検出器付ガスクロマトグラフ(ECD−GC)によ
りヨウ化ヘキシル濃度を分析してその除去状況を確認す
るとともに、原子吸光分析により銀濃度を分析する。用
いたイオン交換樹脂は活性部位の41%を銀形に交換し
たロームアンドハース社製アンバーリスト15である。
用いたカラムの内径は26mmであり、樹脂充填高さは
1600mmである。このカラムには途中に4か所のサ
ンプリング口が設けてある。
6ml)の流速において、ヨウ素化合物を含む酢酸を銀
交換したイオン交換樹脂充填床と接触させた場合の運転
初期及び安定運転時の流出液中銀濃度を測定した。実験
は、運転温度28℃、54℃、70℃の3ケースをそれ
ぞれ別個に行った。表1〜3に流出液中の銀濃度を示
す。樹脂充填床出口において、ヨウ化ヘキシルは検出さ
れなかった。
接触後の酢酸中には銀が28℃時の約4倍多く溶解し、
28℃に比べて42℃高い70℃の場合、接触後の酢酸
中には銀が28℃時の約11倍多く溶解する、すなわ
ち、運転温度が高いほど銀のロスが多くなることが分か
る。
度33℃でヨウ素化合物を含む酢酸を銀形に交換したイ
オン交換樹脂と接触させて安定運転した後、温度を43
℃に上昇させた場合の銀濃度を以下に示す。
は見られない。
度の経時変化をもとにイオン交換樹脂に担持した銀の使
用率を検討した結果、温度が33℃から43℃へ10℃
上昇すると吸着帯長さが0.83倍、吸着帯移動速度が
0.69倍に短縮、すなわち、使用率が向上し、寿命が
約1.4倍延びることが分かった。
過が近くなるまでの期間、33℃の低温でヨウ化ヘキシ
ルの除去に使用し、その後、43℃に温度を上昇させる
ことで、銀の流出ロス量を低く抑えて、かつ、樹脂寿命
の延命が達成できる。
温度28℃でヨウ素化合物を含む酢酸を銀形に交換した
イオン交換樹脂と接触させ安定運転した後、温度を54
℃に上昇させた場合の銀濃度を以下に示す。
は見られない。
度の経時変化をもとにイオン交換樹脂に担持した銀の使
用率を検討した結果、温度を54℃にすることで寿命は
28℃の時に比べ2.1倍になった。この後、さらに7
0℃にすることで寿命は28℃の時に比べ3.7倍に伸
びる。
高いほど銀の流出量が多いことが分かる。従って、初期
において比較的低温度で運転を行い、ヨウ素化合物を含
む酢酸と銀形に交換したイオン交換樹脂との接触が安定
した時点で、温度を上昇させて運転する操作方法を実施
することにより、銀の著しい流出を低減でき、かつイオ
ン交換樹脂に担持した銀の使用率向上が実現できる。
Claims (6)
- 【請求項1】有機媒質中に含まれるヨウ素化合物を、活
性部位の少なくとも1%が銀形または水銀形に交換され
ている陽イオン交換樹脂と接触させることにより除去す
る方法において、段階的に温度を上昇して運転すること
を特徴とする有機媒質中からヨウ素化合物を除去する際
の運転方法。 - 【請求項2】活性部位の1%から100%が銀形または
水銀形に交換されている請求項1記載の方法 - 【請求項3】有機媒質が酢酸又は酢酸と無水酢酸の混合
物であること特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項4】ヨウ素化合物がヨウ化メチル、ヨウ化ヘキ
シルなどのヨウ化アルキルおよびそれらの混合物から選
ばれる請求項1記載の方法。 - 【請求項5】酢酸又は酢酸と無水酢酸の混合物を毎時当
り0.5から40床容積の流速において、17℃から1
20℃の温度でイオン交換樹脂と接触させることを特徴
とする請求項3記載の方法 - 【請求項6】酢酸又は酢酸と無水酢酸の混合物をイオン
交換樹脂と接触させる際に、運転の初期において17〜
35℃で接触させて、その後、温度を段階的に上昇させ
ることを特徴とする請求項5記載の方法。
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