JPS6148491B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はアセトンの新規な脱水方法に関する。
更に詳しくは、アセトン中に含有される水分をＡ
型合成ゼオライトを用いて除去する方法の改良に
係るものである。 従来アセトン中に含有される水分を除去する方
法としては、蒸溜法、ゼオライトによる吸着脱水
法等が知られている。アセトン中に含有されてい
る水分は、1000ppm付近で共沸点を持つため蒸
溜法でアセトンを高度に脱水する事は非常に難し
い。一方ゼオライトを用いてアセトン中の水分を
吸着除去すれば、高度に脱水されたアセトンを取
得出来るが、水分の吸着除去に際して一部アセト
ンが二量化して、ジアセトンアルコールとなり、
これが水分除去後のアセトンに混入し純度を低下
させるという欠点を有している。ゼオライトを用
いた吸着脱水の改良法として、例えば特公昭51−
16404号においては、アセトンを吸着せずに水分
のみを吸着する天然ゼオライト或いは合成ゼオラ
イトを該ゼオライトの細孔径より大きい分子径を
有する酸で処理する事が提案されている。しかし
ながらこの方法においても微量のジアセトンアル
コールの生成は避けえず、用途によつては脱水ア
セトンの使用が不可能な場合もある。またこの方
法においては、脱水前のアセトン中にしばしば含
有されるメタノール、エタノール、イソプロピル
アルコール等の低級アルコールの水分と同時に共
吸着され、ゼオライトの脱水能力を低下せしめる
という欠陥があり、工業的なアセトン脱水法とし
て使用するに際しては、脱水装置の大型化・吸着
塔切換頻度が上がる等の支障があつた。 本発明者らは、アセトンをゼオライトを用いて
脱水する方法を鋭意検討した結果、工業的に極め
て有用なアセトンの脱水方法を発明するに至つ
た。即ち本発明は陽イオン置換ゼオライトをリン
酸に接して処理を施こした吸着剤として使用し、
ジアセトンアルコールの生成を実質的に無視しう
る程度まで抑制する脱水法を提供すると同時に、
脱水前のアセトン中に含有される低級アルコール
をゼオライトに共吸着せしめない脱水法も同時に
提供するものである。 本発明では含水率20％以下のアセトンであれ
ば、直接脱水に供する事が可能であるが、含水率
が高い場合には、あらかじめ蒸溜等の操作によ
り、含水率を５％以下に低下せしめた後、脱水に
供する事がより好ましい。 本発明で使用される吸着剤は、結晶分類３類、
化学組成（酸化物表示）Na₂O・Al₂O₃・2SiO₂・
4.5H₂O（陽イオンをナトリウムイオンで表示）、
密度1.99ｇ/c.c.、単位セル体積1870Å^３、単位セ
ル定数ａ＝12.32Å（凝セル）ａ＝24.64Å（真セ
ル）、空隙体積0.47c.c./c.c.ケージタイプ：α及び
β、非水和時開口径4.2Å、速度開口径3.9Å及び
3.6Åのゼオライトを出発物質とする、一般にＡ
型合成ゼオライトとして知られているものであ
る。（以下これを単に出発物質と呼ぶ）。 出発物質の陽イオンは、吸着に供されるアセト
ン中に含有される低級アルコールの種類に応じ
て、低級アルコールを共吸着せしめない処方にて
本発明範囲内の陽イオン（Na⁺、K⁺、Rb⁺、Cs⁺
およびBa〓）によつて置換される。出発物質の
陽イオン置換は当業者には周知の手法を用いて行
なわれるが、陽イオン置換を容易に行なわしめる
ためには、置換陽イオンを出発物質の交換容量に
対し過剰量使用する事と、50℃から100℃の温度
に加温する事が望ましい。出発物質の陽イオン置
換率は、本発明にとつて重要な点である。即ちＡ
型合成ゼオライト中に少量存在する所定の陽イオ
ン以外の陽イオンは、吸着脱水操作時に低級アル
コールを共吸着せしめる傾向をもち、必ずしも良
好な結果をもたらさない場合が多い。従つて出発
物質中の置換可能な陽イオンの80％以上、好まし
くは90％以上、特に好ましくは95％以上を本発明
範囲内の所定のイオンに置換すべきである。陽イ
オンの置換率は、Ａ型合成ゼオライトを強酸に溶
解させた後、原子吸光法によつて確認する事が出
来る。 陽イオン置換ゼオライトのリン酸処理は、通常
液相にて、特に水溶液、アセトン溶液、或いはジ
オキサン溶液にて０℃〜150℃、より好ましくは
50℃〜100℃の温度にて実施される。処理時間、
液相中の処理剤濃度、陽イオン置換ゼオライトに
対する処理剤の被覆率は副反応の抑制の必要度に
応じて、実験により容易に決定する事が出来る。 Ａ型合成ゼオライトは酸に溶解する事が良く知
られており、Ａ型合成ゼオライトをリン酸で処理
する事により、Ａ型合成ゼオライトの性能が向上
する事は全く驚くべき事である。Ａ型合成ゼオラ
イト中のリン酸がいかなる機構でジアセトンアル
コールの副生を抑制するかは明らかでないが、従
来Ａ型合成ゼオライトの処理には不適格であると
考えられて来たリン酸が、ゼオライトの改質に有
効であるのは驚くに値する現象である。 リン酸を用いたＡ型合成ゼオライトの処理も通
常液相にて実施されるが、リン酸の液相における
濃度は、0.001〜25％、より好ましくは0.01〜10
％であり、処理せんとするゼオライトに対し、
0.05〜20％、より好ましくは0.5〜10％の被覆率
に相当する酸を含む条件で処理する事により好結
果を生む事が出来る。またリン酸処理の後、ゼオ
ライト表面に付着するリン酸を、水或いはアセト
ンで除去する事により、更に好結果を生む事もあ
る。 本発明では、２ミクロンの粉末から、30％程度
の無機質バインダーを含む直径５cmのペレツトま
で、広い形状のゼオライトを用いる事が出来る。 本発明におけるアセトンの脱水方法は、処理を
施こしたゼオライトを吸着塔に充填し、この吸着
塔に含水アセトンを通液する事によつて行なわれ
る。水分の破過のおこる以前にアセトンの通液を
止め、吸着塔内に150℃〜300℃の加熱乾燥ガスを
２〜３時間吹き込みゼオライトを再生させる。通
常工業的にはタオライトを充填した吸着塔を２本
以上使用し、吸着・再生をそれぞれ交互に繰り返
す事により、アセトンは連続的に脱水される。 以上詳しく述べた様に、ジアセトンアルコール
の生成が皆無であるという本発明の第１の特徴に
より、脱水アセトンの使用可能な領域が大きく拡
大され、従来ジアセトンアルコールの混入を嫌つ
てアセトンの使用が避けられていた分野での使用
が可能となつた。また低級アルコールを共吸着せ
ずに、水分だけを選択的に吸着するという本発明
の第２の特徴により、吸着装置の小型化、吸着時
間の延長、切換頻度の低下等が可能となり、本発
明の工業的脱水に益する所は極めて大きいものが
ある。 以下本発明を実施例により説明するが、これは
本発明の範囲を限定するものではない。 実施例 １ 市販合成ゼオライト（東洋曹達株式会社製 商
品名ゼオウムＡ−４ 1.5mmペレツト）の陽イオ
ンのうち96％の陽イオンをカリウムイオンに置換
後、リン酸の５％水溶液に60℃にて３時間浸漬し
た。このゼオライトを塔径10mm、塔長200mmの吸
着塔に充填し、この吸着塔に250℃に加熱された
乾燥窒素を導入し、水分を除去した。この後、水
分2900ppm、エチルアルコール3920ppmを含む
アセトンを150c.c./HRの流量で４時間供給した。
アセトンの供給開始より１時間毎に吸着塔を出る
アセトンを採取し、水分及びジアセトンアルコー
ルを分析したところ、第１表に示す様に、ジアセ
トンアルコールを殆んど含まない高度に脱水され
たアセトンを取得出来た。

【表】 比較例 １ ゼオライトをリン酸で処理する事を省略した以
外は、すべて実施例１と同様に操作した。アセト
ン通液開始後３時間の吸着塔出のアセトンを採取
した。分析結果は、水分17ppm、ジアセトンア
ルコール3610ppmであり、ジアセトンアルコー
ル含有量の多いアセトンしか取得出来なかつた。 比較例 ２ ゼオライトの陽イオンをカリウムイオンにて置
換する事を省略した以外は、すべて実施例１と同
様に操作した。アセトン通液開始後４時間の吸着
塔出アセトンを採取し分析したところ、水分
1800ppm、ジアセトンアルコール3ppmであり、
水分の破過が明白であつた。 実施例 ２、３ 市販Ａ型合成ゼオライト（東洋曹達株式会社製
商品名ゼオウムＡ−４、1.5mmペレツト）の陽イ
オンを第２表の如く置換した後、第２表に記した
化合物で処理を行なつた。このゼオライトを塔径
10mm、塔長200mmの吸着塔に充填し水分の除去
後、第２表に示した水分及び低級アルコールを含
有するアセトンを150c.c./HRの流量にて５時間供
給した。供給開始後４時間の吸着塔出のアセトン
を分析し、結果を第２表に併せて示した。いずれ
の実施例においてもジアセトンアルコールを殆ん
ど含有しない高度に脱水されたアセトンを得る事
が出来た。

【表】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 陽イオンが主として周期律表Ａ族第３周期
   から第６周期、又はＡ族第６周期のイオン、も
   しくはそれらの混合イオンからなるＡ型合成ゼオ
   ライトを、リン酸に接して処理に施こした吸着剤
   として使用する事を特徴とするアセトンの脱水方
   法。