JPS59186975A - トリオキサンの分離方法 - Google Patents

トリオキサンの分離方法

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JPS59186975A
JPS59186975A JP58059974A JP5997483A JPS59186975A JP S59186975 A JPS59186975 A JP S59186975A JP 58059974 A JP58059974 A JP 58059974A JP 5997483 A JP5997483 A JP 5997483A JP S59186975 A JPS59186975 A JP S59186975A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
trioxane
inert fluid
formaldehyde
tox
supercritical state
Prior art date
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Pending
Application number
JP58059974A
Other languages
English (en)
Inventor
Michio Tanaka
田中 通雄
Tadaaki Fujimoto
藤本 忠明
Katsuo Taniguchi
谷口 捷生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Original Assignee
Mitsui Petrochemical Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsui Petrochemical Industries Ltd filed Critical Mitsui Petrochemical Industries Ltd
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/54Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids

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  • Heterocyclic Compounds That Contain Two Or More Ring Oxygen Atoms (AREA)
  • Extraction Or Liquid Replacement (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超臨界状態の不活性流体を利用したトリオキサ
ンの抽出分離方法に関する。
トリオキサンは通常50〜60重量%程度の濃度のホル
ムアルデヒド水溶液を原料とし、これに対して硫酸など
の酸触媒を加え反応温度約100°C前後でホルムアル
デヒドの3量化により製造されている。
しかし反応混合物中のトリオキサン濃度は高々5重量%
と低く、生成するトリオキサンを反応系がら抜き出さな
いと、反応は事実上進まない。
またこの低濃度のトリオキサンを含有する反応混合物か
らトリオキサンを分離回収する方法としては、トリオキ
サンと共にメタノール、ギ酸、ギ酸メチル、メチラール
等を含むホルムアルデヒド水溶液を共沸蒸留して、濃縮
物とし、さらに次のような処理を施す方法がある。
■ 共沸液を冷却してトリオキサンを晶析により分離回
収する。
■ 共沸液にベンゼン、ジクロルエタン等の抽剤を加え
て抽出分離する。
■ 共沸液にベンゼン、ジクロルエタン等の水と共沸す
る溶剤を加え、水とホルムアルデヒドを共沸により糸外
に取り出し、抽残液としてトリオキサンを分離する。
これらの方法において、トリオキサン(TOX)、ホル
ムアルデヒド(HOHO)および水(H2O)の共沸組
成はT′Ox:HOHO:H20=65〜60/6〜1
6/29〜24とされているが、この範囲の組成を抜き
出すには、還流比を大きくする必要があると共に、抽出
速度が極めて遅いという経済的な欠点がある。
これを改良するための提案もされており、例えば特公昭
45−1267号、特開昭56−75487号などでは
、反応混合物を蒸留する際の還流方法を改良してトリオ
キサンの留出速度をはやめることが提案されている。
これらの方法で得られる抜き出し物の組成は、TOX 
: HOHO: H20=20〜25 : 35〜40
 : 45〜35(wt%)程度であり、まだかなり多
量のHOHOが同伴されるため抜き出し物゛は上記のよ
うな■、■あるいは■のような手段により、さらにトリ
オキサンを分離精製する必要がある。
以上のような従来の方法はいずれも多大の熱エネルギー
を要し、トリオキサンの製品価格のうちに用役費が大き
な割合を占めることとなっている。
さらに従来の方法では低濃度のトリオキサン、ホルムア
ルデヒドを含む廃水が生じ、これからトリオキサンを回
収することは、さらに用役費が増大することになる。
このように水を含む共沸蒸留のため、水の蒸発潜熱の関
与したエネルギー多消費の分離方法にもかかわらす共沸
による分離方法が採用されている理由は、前記したよう
に反応系内で生成するトリオキサンは反応混合物中の濃
度として高々5重量%程度と極めて低く、他に実用的な
分離方法が知られていないためである。
例えば反応混合物からトリオキサンを直接溶媒抽出する
には、反応混合物中の水がトリキサンの良溶媒であるた
め、抽出のために多量の溶媒を必要とし、実用的ではな
い。
これに対し、本発明は反応混合物からトリオキサンをよ
り低置な方法で分離回収する方法を提供するものであり
、超臨界状態の流体を利用した直接抽出による分離方法
に関する。
また本発明は超臨界状態の不活性流体にトリオキサンを
抽出した後、この流体へのトリオキサンの溶解度を低下
させる条件に移して、分離したトリオキサンを回収する
方法に関するものであり、熱エネルギーの消費量が少な
く、抽剤である不活性ガスとトリオキサンの分別を、簡
便な操作で行うことができる分離方法に関する。
さらに本発明は、トリオキサンを含む廃水やトリオキサ
ン濃度の低い水溶液であっても、トリオキサンを抽出す
ることができる分離方法を提供するものであり、超臨界
状態の流体を循環して使用することにより装置の小型化
を図ることができ、高濃度のトリオキサンを得ることの
できる省エネルギー化された分離方法に関する。
すなわち本発明はりオキサンを含むホルムアルデヒド水
溶液に超臨界状態の不活性流体を接触させて得られるト
リオキサン含有不活性流体からトリオキサンを分離回収
することを特徴とするトリオキサン(以下TOXと略記
することがある)の分離方法に関する。
本発明が適用されるホルムアルデヒドおよびトリオキサ
ンを含む水溶液はとくに限定されるものではなく、ホル
ムアルデヒド水溶液を原料とし、酸性触媒を利用して製
造されるTOXを含む反応混合物、これらを共沸して得
られるTOX濃縮物、あるいはホルムアルデヒドおよび
TOXを含む廃水などが例示される。
またこれらの水溶液には、本発明の目的を損なわない限
り、他の成分が含まれることを排除するものではなく、
例えば、該成分ととして硫酸、リン酸、ホウ酸などのT
OX合成に使用された酸性触媒、他の反応媒体、例えば
ジクロルメタン、ジブロムメタンなどの非水溶液やTO
X全X合成時生物例えばメタノール、ギ酸、ギ酸メチル
、メチラール、テトラオキサン等を含むものであっても
よいホルムアルデヒド水溶液を原料とし、酸性触媒を利
用してTOXを合成する工程にある反応混合物に適用す
る場合には、TOxを合成する条件を不活性流体が超臨
界性態となる条件にしてTOXの合成とTOXの抽出を
平行して行う方法を採用することができる。この場合、
TOX製造の最適温度と超臨界状態の不活性流体による
TOX抽出の最適温度が必ずしも一致しないことがある
が、そのときには不活性流体が超臨界状態となる範囲で
しかもTOX製造に有利な温度を選べば反応律速となら
ずに、有利にTOX製造をすることができる。
このような温度は、不活性分スの種類にもよるが通常は
約50℃ないし約200°c1とくに好ましくは約70
°Cないし約130°Cの範囲である。
TOXの合成に使用されるホルムアルデヒド水溶液は、
とくに限定されるものではないが、通常はホルムアルデ
ヒド濃度が約30ないし約70重量%のものが使用され
、必要に応じて随時高濃度のホルムアルデヒド水溶液が
追加される。
また酸性触媒としては、硫酸、リン酸、ホウ酸ナトの鉱
m、p−)ルエンスルホン酸、1,5−ナフタリンジス
ルホン酸などの有機酸も使用できるが、アルミナ、シリ
カ、アルミナあるいはこれらに硫酸、リン酸、ホウ酸な
どを含浸あるいは混合した触媒マた硫酸アルミニウム、
リン酸アルミニウムの如き無機酸の塩、これらをシリカ
ゲル、′炭化ケイ素などに含浸した触媒などが好適であ
り、さらに好ましくは、ヘテロポリ酸、モンモリロナイ
ト(H型) 、T1−モンモリロナイト、アンバーライ
)(H型)、ナフィオン(H型〕など酸性イオン交換体
などが用いられる。
使用される超臨界状態の不活性流体は、不活性ガスを加
熱、加圧などにより超臨界状態としたものである。
使用される不活性ガスは、ホルムアルデヒド、トリオキ
サンと反応しない不活性なガスであり、二酸化炭素、エ
タン、プロパン、ブタン、エチレン、プロピレン、メタ
ン、a−y2all 2、CFCl3.01(IrCl
4、art2ay−aIF3、OF2O/、 N20゜
(CH3CH2)20、ON30 N20 CN3、C
o、N2などまたはこれらの2種類以上の混合物がある
。これらの中では、常圧における沸点が約256c以下
のものが好適であり、とくに二酸化炭素、N2o1 エ
チレン、CCe21!′2、a a l F 3など(
7)7/1//!−0炭化水素、プロピレン、メタン、
プロパンが好適に用いられる。
これら不活性ガスの臨界パラメーターは、よく知られて
おり、不活性ガスはそれに応じて超臨界状態の範囲に調
整して使用される。
超臨界状態の不活性流体は、TOXを含むホルムアルデ
ヒド水溶液に接触させてTOXの抽出操作が行われる。
抽出操作は、不活性流体が超臨界状態である範囲内で行
われ、その条件は不活性ガスの種類、水溶液中のTOX
濃度などに応じて調節されるが、通常は、温度範囲約0
°Cないし約200℃、とくに好ましくは約60°Cな
いし約150°Cであり、圧力範囲は、約35気圧ない
し約600気圧、とくに好ましくは約35気圧ないし約
350気圧である。
抽出操作には、従来公知の接触方法を採用し得る。例え
ば不活性流体と該ホルムアルデヒド水溶液を同一槽内に
仕込み、攪拌下に接触させる方法があり、また他の方法
として、不活性流体の圧力、温度と同じか又は近似した
該ホルムアルデヒド水溶液を不活性流体と向流、並流等
で接触させる方法、該ホルムアルデヒド水溶液中に不活
性流体を吹込む方法、抽出槽、多段抽出塔を利用して、
例えば塔底から不活性流体を供給し、中段付近から該ホ
ルムアルデヒド水溶液を供給する方法を採用することも
できる。
トリオキサンの抽出された不活性流体は、ホルムアルデ
ヒド水溶液と分離される。分離には不活性流体と、被抽
出原料の接触物を静置させて、不活性流体とホルムアル
デヒド水溶液の相に分離して抜き出す方法や、ホルムア
ルデヒド水溶液よりも密度の小さい不活性流体を、該接
触物の系から連続的に又は間けつ的に抜き出す方法が例
示される。この場合、抜き出された水活性流体を、さら
に静置槽に導き、混入しているホルムアルデヒド水溶液
を分離することもできる。
以上の方法により分離されたTOXを含有する不活性流
体は、次にトリオキサンの該不活性流体への溶解度を低
下させる条件に移して、TOXの分離回収が行われる。
トリオキサンの該不活性流体への溶解度を低下させるに
は、該不活性流体の圧力低下および/または温度変化に
よって行われる。通常この操作は、抽出が行われる抽出
槽、多段抽出槽などに連結されたセパレーターにおいて
行われる。
セパレーター内の温度、圧力条件の設定は、抽出槽、多
段抽出塔などにおける抽出条件と比較して、さらには不
活性流体の超臨界状態におけるトリオキサンの溶解度の
違いについても勘案して決定される。
この場合、トリオキサンを含む該不活性流体を、超臨界
状態内、あるいはこれかられずかにはずれた範囲内で温
度および/または圧力を変化させることが、不活性流体
を循環して再利用する場合の経済性の点から望ましい。
例えば、圧力低下により該不活性流体の密度を低下させ
てトリオキサンを分離する方法。温度上昇により該不活
性流体の密度を低下させてトリオキサンを分離する方法
。あるいは温度低下によりトリオキサンの蒸気圧を低下
させ、該不活性流体とトリオキサンを分離する方法ある
いはさらにこれらを組合せた方法を挙げることができる
また該不活性流体が、ガス状態となる条件に移してトリ
オキサンを分離する方法も例示される。
不活性流体をガス状態にするには、例えば圧力低下、加
熱または冷却あるいはさらにこれらの組合せにより行わ
れる。これにより不活性ガスをトリオキサンに分離され
る。
分離された不活性ガスは、加圧等により再び超臨界状態
の不活性流体として循環使用することもできる。
これらの方法において、圧力を低下させる幅を小さくし
て、主に加熱または冷却の操作によってトリオキサンを
析出させて分別回収すれば不活性流体を循環使用する場
合の再加圧等に有利である。
本発明の分離方法によれば、水の蒸留による蒸発潜熱が
関与しないので多大の熱エネルギーを要することなく高
濃度のTOXを分離回収することができる。
本発明で得られるTOXは、必要に応じてさらに既存の
精製法、例えば晶析などによって精製することもできる
以下に実施例を示す。
実施例1 第1表に示す組成の低濃度のTOXを含むホルムアルデ
ヒド水溶液(100°C)をステンレス製の耐圧容器に
仕込み、ガス吹き込み口より圧力98気圧、温度100
°Cの超臨界状態の二酸化炭素を吹き込みつつ、一方の
ガスの抜き出し口から連続的に超臨界状態のトリオキサ
ンを含む二酸化炭素を抜き出し、セパレーター(大気圧
、温度0’C)で非ガス状の抽出物と二酸化炭素ガスに
分離した。
得られた抽出物の組成を第1表に示す。
実施例2 抽出条件として、二酸化炭素の圧力を195気圧とする
以外は実施例1と同様に行った。
実 施 例 3ないし5 第2表に示す抽出原料を用い、第2表に示す抽剤、抽出
条件で行う以外は、実施例1と同様に行った。結果を第
2表に示す。
実 施 例 6ないし10 第3表に示す組成のTOXを含むホルムアルデヒド水溶
液から第3表に示す抽剤、抽出条件でトリオキサンを抽
出した。
不活性流体中のトリオキサンの濃度*I−耕実施例11 ホルムアルデヒドを61重量%含む水溶液に対して、3
重量%の硫酸を加え、100°CでTOXの合成を行い
、単蒸留で留出物を得た。
この留出物に超臨界状態の二酸化炭素ガスを吹き込み5
0℃、100気圧でTOXの抽出を行った。
得られた抽出物の組成は、 Tox:HaHo:H2o=66:10:24(重量%
)であった。
実施例12 実施例11における単蒸留による留出物を晶析処理した
後の母液に超臨界状態の二酸化炭素を吹き込み、抽出条
件50°C,100気圧で抽出を行い、濃度64重量%
のTOXを抽出物として得た。
実 施 例 13ないし15 濃度40重量%のホルムアルデヒド水溶液および、これ
に対して約8重量%の割合のアンバーライト0200(
H型)をステンレス製の耐圧容器に仕19− 込み、ガス吹込み管から超臨界に達した二酸化炭素(圧
力140気圧、温度100’C)を吹き込みつつ、一方
のガスの抜き出し口から連続的にトリオキサンを含む超
臨界相の二酸化炭素を第4表に示す割合で抜き出しセパ
レーター(大気圧、温度0’C)で非ガス状の抽出物と
二酸化炭素ガスに分離した。
得られた抽出物の組成を第4表に示す。
20− 手続補正書(方式) 昭和58年8月q日 特許庁長官  若杉和夫殿 1、 事件の表示 昭和58年特許願第59974号 2、発明の名称 トリオキサンの分離方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 (588)三井石油化学工業株式会社 4、代理人〒100 東京都千代田区霞が関三丁目2番5号 昭和58年7月26日 発送 8、補正の内容 発明の名称の欄の記載を「トリオキサンの分離方法」に
補正する。
以上 1−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)トリオキサンを含むホルムアルデヒド水溶液に、
    超臨界状態の不活性流体を接触させて得られるトリオキ
    サン含有不活性流体からトリオキサンを分離回収するこ
    とを特徴とするトリオキサンの分離方法。
JP58059974A 1983-04-07 1983-04-07 トリオキサンの分離方法 Pending JPS59186975A (ja)

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JP58059974A JPS59186975A (ja) 1983-04-07 1983-04-07 トリオキサンの分離方法

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JP58059974A JPS59186975A (ja) 1983-04-07 1983-04-07 トリオキサンの分離方法

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JPS59186975A true JPS59186975A (ja) 1984-10-23

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ID=13128648

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5061349A (en) * 1988-12-20 1991-10-29 Kueppenbender Herbert Method of isolating trioxane from aqueous trioxane solutions by distillative separation
US5094741A (en) * 1990-03-02 1992-03-10 Hewlett-Packard Company Decoupled flow and pressure setpoints in an extraction instrument using compressible fluids
US5240603A (en) * 1990-03-02 1993-08-31 Hewlett-Packard Company Decoupled flow and pressure setpoints in an extraction instrument using compressible fluids
US5322626A (en) * 1990-03-02 1994-06-21 Hewlett-Packard Company Decoupled flow and pressure setpoints in an extraction instrument using compressible fluids

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