JP2002121160A

JP2002121160A - イソプロピルアルコールの製造方法

Info

Publication number: JP2002121160A
Application number: JP2000315056A
Authority: JP
Inventors: Yuzo Ono; 有三小野
Original assignee: Mitsui Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc
Priority date: 2000-10-16
Filing date: 2000-10-16
Publication date: 2002-04-23
Anticipated expiration: 2020-10-16
Also published as: JP4754058B2

Abstract

(57)【要約】【課題】アセトンと水素からイソプロピルアルコールを
得るに際し、敢えて精製された高純度のアセトンを用い
ることなく、アセトン製造プロセスの工程液である粗ア
セトンを原料としても高純度のイソプロピルアルコール
が製造できる方法を提供することにある。【解決手段】アセトンと水素を反応させてイソプロピル
アルコールを製造する方法において、原料アセトン中の
アルデヒド類、アルコール類及びケトン類（アセトンを
除く）の合計が、０．３重量％以下であることを特徴と
するイソプロピルアルコールの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、イソプロピルアル
コールの製造方法に関し、詳しくは、アセトンと水素を
反応させてなる高純度のイソプロピルアルコールの製造
方法に関する。イソプロピルアルコールは有機合成の重
要な中間体であり、また、工業上重要な溶媒でもある。

【０００２】

【従来の技術】イソプロピルアルコールは、一般溶剤と
しても使われるが、ＩＣ基盤の洗浄剤や、消毒液として
も多く使われており、高純度品が要求されている。製品
純度としては、一般的には９９．９重量％以上の物が市
販されており、中でも、微妙な臭気の違いが問題となる
消毒液用途やＩＣ基板の洗浄剤用途では、微量の不純物
でも悪影響を与える事になる。よって、メタノール、エ
タノール、n−プロパノールをはじめとするアルコール
類やアルデヒド類のような不純物の混入は極力避ける必
要がある。

【０００３】イソプロピルアルコールを製造する方法と
して濃硫酸によりプロピレンをエステル化して後に加水
分解する間接水和法やヘテロポリ酸等を触媒としてプロ
ピレンを直接水和する直接水和法が広く利用されてい
る。この場合には触媒である硫酸やヘテロポリ酸による
装置の腐食という問題がある。また、これらプロピレン
水和法では、n−プロピルアルコール、ｔｅｒ−ブチル
アルコール、２−メチル−２−ペンテン、２−メチル−
１−ペンテン、ジイソプロピルエーテルをはじめ各種不
純物が副生しており、このため、多くの段数を有する多
数の蒸留塔で、多大のエネルギーをかけて蒸留精製して
いるにも関わらず、n-プロピルアルコール、t-ブチルア
ルコールをはじめ多くの不純物が製品中に混入して、純
度低下や臭気悪化の原因となっている。中でもＩＣ基板
の洗浄剤等の電子材料分野の用途では、更に還流比を上
げたり、蒸留段数を増やしたりしての蒸留にて製造され
ている。

【０００４】イソプロピルアルコールを製造する方法と
して古くからアセトンのカルボニル基を水添する方法も
知られている。例えば、水素化アルミニウムリチウム、
水素化ホウ素ナトリウム等の試薬を用いた還元方法、あ
るいは水素ガスを用いた接触還元方法である。

【０００５】水素ガスを用いる方法としては、例えば、
触媒として塊状のラネーニッケルを用いる方法（特開平
３−１４１２３５号公報）、気・液・固の３相からなる
トリクルベッド方式で反応を行う方法（特開平２−２７
０８２９号公報）、また、反応収率向上の為に反応混合
物の一部を循環する方法（特開平３−１３３９４１号公
報）が提案されている。

【０００６】しかし、これらの方法はいずれも反応成績
向上のための方法を提供するものであり、中でも特開平
３−１４１２３５号、特開平３−１３３９４１号公報に
は、原料アセトン中には、水、アセトアルデヒド等のア
ルデヒド類、メタノール、エタノール等のアルコール
類、さらには、クメン、α−メチルスチレン等の芳香族
炭化水素類などがふくまれていても差し支えないとさえ
記載され、生成したイソプロピルアルコールの品質向上
には言及されていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
問題に鑑み、アセトンと水素を反応させてイソプロピル
アルコールを製造するに際し、敢えて精製された高純度
のアセトンを用いることなく、アセトン製造プロセスの
工程液である粗アセトンを原料としても高純度のイソプ
ロピルアルコールが製造できる方法を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく原料アセトン中の不純物について鋭意検討
した結果、アセトン製造工程に多く含まれ、かつアセト
ンとの分離が困難なアルデヒド類、アルコール類及びケ
トン類を十分分離除去する前の粗アセトンを原料として
用いるに際し、これらの不純物の含有量を規定すること
により、製造されたイソプロピルアルコールの品質に悪
影響を与えることなく、高品質のイソプロピルアルコー
ルが得られることを見出し、本発明を完成させるに至っ
たものである。すなわち、本発明は、アセトンと水素を
反応させてイソプロピルアルコールを製造する方法にお
いて、原料アセトン中のアルデヒド類、アルコール類及
びケトン類（アセトンを除く）の合計が、０．３重量％
以下であることを特徴とするイソプロピルアルコールの
製造方法である。

【０００９】

【発明の実施の形態】イソプロピルアルコールは一般に
蒸留精製されて製品となる。アセトンと水素を原料とす
る場合の例としては、まず得られた反応混合物より未反
応の水素とアセトンを分離する。続いて水分の除去、さ
らには近沸点化合物や高沸点化合物を分離する事によ
り、高純度のイソプロピルアルコールが得られる。本発
明でいう高純度のイソプロピルアルコールとは、その純
度が９９．９％以上を言う。

【００１０】本発明で用いられる原料アセトンは、クメ
ン法フェノールプラントによる副生やプロピレンの直接
酸化法等により製造されるものが用いられる。しかし、
これらのプロセスでは、メタノール、アセトアルデヒ
ド、プロピオアルデヒド、メチルエチルケトン等の低沸
点のアルコール類やアルデヒド類及びケトン類が副生さ
れ、アセトンとの精製において留意すべき不純物となっ
ている。

【００１１】たとえば、クメン法の場合は、クメンの酸
化で得られたクメンハイドロパーオキサイドを酸分解し
てフェノールとアセトンが生成するが、こうして得られ
た合成液は各種の不純物を含んでおり、アセトンを精製
する場合は、例えば３０〜６０段ものトレイを装備した
数本の蒸留塔にて順次精製されて製品となる。一例とし
て次の様な方法がとられている。まず、粗アセトン塔に
てフェノールやクメンを主成分とする沸点の高い成分を
蒸留分離する。次に低沸分離塔にてメタノールやアセト
アルデヒド等の低沸点物質を除去する。続いて、アセト
ン精製塔にて、アセトンより沸点高い物質を分離して初
めて、高純度のアセトンが得られる事になる。アルデヒ
ドの分離に当たっては、苛性ソーダ等のアルカリを蒸留
塔に供給して、高沸化する事で分離し易くする工夫をさ
れている場合もある。このようにして、市販されている
製品アセトンが製造されるが、多くの設備と大きなエネ
ルギーが必要とされている。

【００１２】そこで本発明に用いる粗アセトンとは、上
述の様なアセトン製造プロセスでの工程液が利用でき、
例えば、上述のクメン法フェノールプロセスでは、アセ
トン精製塔の前工程にある粗アセトン塔や低沸分離塔よ
り得られる粗アセトンの使用が考えられる。因みにアセ
トン精製系の各蒸留塔は還流比２〜６もかけており多大
のエネルギーを消費している。故に、途中の塔から抜き
出したり、蒸留塔の還流比を下げたりして、これら粗ア
セトン中のアルデヒド類、アルコール類及びケトン類
（アセトンを除く）の合計量が０．３重量％以下になる
ように調整した粗アセトンを用いることで大きなエネル
ギーの削減となる。

【００１３】ここでアルデヒド類とは、特に炭素数が１
〜５の例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、
プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、イソブチル
アルデヒド、バレルアルデヒド等が挙げられる。これら
のアルデヒド類が存在すると、水素化反応にて還元され
て対応する炭素数が１〜５のアルコールとなる。

【００１４】また、アルコール類とは、イソプロピルア
ルコールを除く炭素数が１〜５の例えば、メタノール、
エタノール、ｎ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｓｅ
ｃ−ブタノール、ｉｓｏ−ブタノール、２−ペンタノー
ル等が挙げられ、これらアルコール類はイソプロピルア
ルコールと沸点が近いため蒸留分離が困難である。

【００１５】さらにケトン類とは、炭素数が４と５の例
えば、メチルエチルケトン、ジエチルケトンなどが挙げ
られるが、アルデヒド類と同様に水素化反応により還元
されて対応のアルコールとなる。

【００１６】何れにしてもこれらアルデヒド類、ケトン
類は、そのままでも分離困難な場合もあるが、合成反応
により対応するアルコールになるためイソプロピルアル
コールとの分離が困難となる。よってアルコール類と共
に反応に先立って、その合計量が０．３重量％以下にな
るように除去しておくことが望ましい。

【００１７】本発明で用いる水素としては、純度は特に
規定しないが、一般的にいって９０容積％以上の物が好
ましい。含有不純物としては、窒素、アルゴン、メタ
ン、エタン等の反応に大きな支障がなければ、問題なく
使用可能である。

【００１８】本発明における水添反応に使用する触媒と
しては、Cu−Cr系の酸化物触媒、ラネーＮｉ触媒、ラネ
ーＣｕ触媒、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ等の貴金属触媒が挙げら
れ、一般的に用いられているものがそのまま適用でき
る。

【００１９】反応器としては、充填層反応器、トリクル
ベッド方式の反応器、多管式反応器、移動床反応器、懸
濁気泡塔反応器、攪拌槽式懸濁反応器等が挙げられる。

【００２０】また、反応温度および反応圧力は、特に規
定はしないが一般的には反応器内の雰囲気により異な
り、例えば、液相反応においては１３０℃以下、１〜４
ＭＰａ−Gであり、気相反応では６０〜２００℃、１Ｍ
Ｐａ−G以下の条件で行われる。

【００２１】上述した条件の下、アセトンと水素を原料
とした本発明の方法によれば、副生する不純物の量と数
が大きく減少し、特に、純度が９９．９重量％以上のア
セトン、即ちイソプロピルアルコール以外の炭素数が１
〜５のアルコール、炭素数が１〜５のアセトアルデヒド
及び炭素数が４及び５のケトンの全合計が０．１重量％
以下のアセトンを用いた場合には、製品に含まれる不純
物数が大きく減少すると共に臭気の改善が著しく発現す
る。

【００２２】

【実施例】以下に本発明を実施例により更に詳細に説明
する。尚、実施例に記載した組成分析は次の方法により
実施した。

【００２３】・組成分析は、島津製作所製ＧＣ−１４Ａ
（検出器：ＦＩＤ、カラム：ＤＢ−ＷＡＸ）ガスクロマ
トグラフィーを使用し、Ｈｅをキャリアガスとして測定
した。なお、水分はカールフィッシャー水分計にて測定
した。

【００２４】実施例１［触媒の調整］内径５０ｍｍ、長さ１００ｍｍのステン
レス製反応器の中程に、塊状のニッケルアルミニウム合
金（日興リカ製、Ｒ−２０Ｌ、粒径；４〜５ｍｍ、Ｎｉ
／Ａｌの重量比：５０／５０）２００ｇ（１００ｍｌ）
を充填して固定触媒層を形成し、反応器内に水を満たし
た。次に容量３０００ｍｌの水槽と反応器下部とを送液
ポンプを介して接続した。反応器内を通液した液が反応
器上部から水槽へ戻る経路を設けた。次に、送液ポンプ
を駆動させて、反応器内に０．２５L／分の流速で水を
循環させながら、別に調整しておいた４０％水酸化ナト
リウム水溶液を水槽へ滴下し、アルカリ性水溶液が反応
系内を循環するようにした。

【００２５】アルカリ性水溶液の循環によって、ラネー
ニッケル触媒が展開された。このとき、触媒の展開に伴
なって反応熱が発生し、反応器内温が上昇するため、内
温が５０℃を超えないように水酸化ナトリウム水溶液の
滴下速度を調節した。水酸化ナトリウム水溶液は、全量
で水酸化ナトリウムの２７０ｇに相当する量を滴下し
た。滴下終了後もアルカリ性水溶液の循環を継続し、全
体で２０時間展開処理を行った。展開処理終了後、反応
器内に純水を流し、固定触媒層の洗浄を行った。洗浄は
排出される洗浄液のｐＨが１１以下となるまで続けた。

【００２６】その後、アルカリ性水溶液および洗浄液を
全て集め、この中に溶出しているアルミニウム量をキレ
ート滴定法で測定し、次式の、展開率＝アルミニウム溶
出量／ニッケルアルミニウム合金中のアルミニウム量×
１００に従って、得られたラネーニッケル触媒の展開率
を求めた。その結果、展開率５４％のラネーニッケル触
媒が調整されたことがわかった。

【００２７】［イソプロピルアルコールの合成］内径２
５．４ｍｍ、長さ５００ｍｍのステンレス製縦型反応器
内に蒸留水を満たした。次に、反応器内の中程に上述の
触媒の調整で得られたラネーニッケル触媒２５ｍＬを充
填した後、反応器内を窒素雰囲気に保ちながら水を抜き
出した。

【００２８】次に、反応器の上部からイソプロピルアル
コールを供給し、反応器内に残存している水をイソプロ
ピルアルコールで置換した。続いて、反応器上部からイ
ソプロピルアルコールと水素を連続的に供給しながら反
応器を昇温させた。反応器の内温が５０℃に達した時点
で、イソプロピルアルコールの代わりにアセトンを供給
して、アセトンの水添反応を開始させた。ここで、用い
たアセトンの純度は９９．９重量％で、イソプロピルア
ルコール以外の炭素数が１〜５（以下、Ｃ１〜Ｃ５と記
す。）のアルコール０．０２重量％、Ｃ１〜Ｃ５のアセ
トアルデヒド０．０１重量％、炭素数が４及び５（以
下、Ｃ４＆Ｃ５と記す。）のケトンは不検出、などの不
純物を含んでいた。アセトン及び水素の供給量を、それ
ぞれ４０ｇ／ｈｒ、３７Ｌ／ｈｒに、また反応圧力を２
ＭＰａ−Ｇとなる様に調整した。反応温度は、反応熱除
去の為に反応器を冷却して内温が１００℃となる様に調
整した。

【００２９】反応の進行に伴って、反応器の下部から液
状の反応生成物と水素ガスからなる気液混合物が排出さ
れてくる。これを、気液分離させる事で液状の反応生成
物が得られる。アセトンと水素の供給を続け、反応が安
定した１０時間後より、液状の反応生成物の採取を始め
た。採取した反応生成物の組成をガスクロマトグラフィ
ーで分析したところ、未反応アセトンが０．８重量％存
在し、イソプロピルアルコール濃度は９９．０８重量％
であった。また、イソプロピルアルコールを除くＣ１〜
Ｃ５のアルコール０．０２重量％、Ｃ１〜Ｃ５のアルデ
ヒドとＣ４＆Ｃ５のケトンは共にアルコールに変化した
ためと思われ不検出であった。原料アセトンの組成を表
１に、反応生成物の組成は表２に示す。

【００３０】［反応生成物の蒸留精製］上記方法で製造
された反応生成物を、次の方法で蒸留精製した。即ち、
ヘリパック♯２（東京特殊金網製）を０．４ｍ充填した
１．５インチの蒸留塔にて、還流比４の条件でバッチ蒸
留した。塔頂よりの留出率が、３０〜９０％の留分を混
合してガスクロマトグラフィーで分析した結果、イソプ
ロピルアルコールの純度は９９．９９重量％で、イソプ
ロピルアルコールを除くＣ１〜Ｃ５のアルコールの含有
量も０．００１重量％と少量であった。また、Ｃ１〜Ｃ
５のアルデヒドとＣ４＆Ｃ５のケトンは不検出であっ
た。精製イソプロピルアルコールの分析結果を表３に示
す。得られたイソプロピルアルコールは、ガスクロ上検
出された不純物の数も少なく、かつ臭気も現行の水和法
で得られた従来品よりも良好な結果を示した。

【００３１】なお、実施例1における蒸留塔の還流比及
び留出率は次の様に定義される。還流比＝塔頂蒸気凝縮
液の内、蒸留塔に還流する液重量／系外に抜き出す液重
量で示され、留出率（％）＝蒸留塔の塔頂より系外に抜
き出した留分の積算量／蒸留塔に仕込んだ液重量×１０
０で示される。

【００３２】実施例２クメン法フェノールプラントの副生として得られた粗ア
セトンを原料として、その純度９７．６８重量％、Ｃ１
〜Ｃ５のアルコール０．０３１重量％、Ｃ１〜Ｃ５のア
ルデヒド０．０３７重量％、Ｃ４＆Ｃ５のケトン０．０
５重量％、その他不純物２．２０２重量％を含んだもの
を用いた以外は、実施例１と同様に行った。結果は表１
〜３に示す様に、未反応アセトンが０．９重量％と若干
増加したが、精製されたイソプロピルアルコールは純度
９９．９７重量％であり、イソプロピルアルコールを除
くＣ１〜Ｃ５のアルコールの含有量は０．０１８重量
％、Ｃ１〜Ｃ５のアルデヒドおよびＣ４＆Ｃ５のケトン
は検出されなかった。また、臭気も現行の水和法で得ら
れた製品並の良好な結果を示した。

【００３３】実施例３原料アセトンとして、純度が９７．４９重量％、Ｃ１〜
Ｃ５のアルコール０．０５３重量％、Ｃ１〜Ｃ５のアル
デヒド０．１０２重量％、Ｃ４＆Ｃ５のケトン０．１１
重量％、その他不純物２．２４５重量％を含んだ粗アセ
トンを用いた以外は、実施例２と同様に行った。結果は
表１〜３に示す様に、未反応アセトンが１．０重量％と
若干増加したが、精製されたイソプロピルアルコールの
純度は９９．９３重量％であり、イソプロピルアルコー
ルを除くＣ１〜Ｃ５のアルコールの含有量は０．０６１
重量％、Ｃ１〜Ｃ５のアルデヒドおよびＣ４＆Ｃ５のケ
トンは検出されなかった。また、臭気も現行の水和法で
得られた製品並の良好な結果を示した。

【００３４】比較例−１原料アセトンが、純度９７．２１重量％、Ｃ１〜Ｃ５の
アルコール０．０５５重量％、Ｃ１〜Ｃ５のアルデヒド
０．３７重量％、Ｃ４＆Ｃ５のケトン０．１２重量％、
その他不純物２．２４５重量％を含んだ租アセトンを用
いた以外は、実施例１と同様に行った。結果は表１〜３
に示す様に、未反応アセトンが１．２０重量％と増加
し、且つ精製されたイソプロピルアルコール純度も９
９．７４重量％であり、現行品（９９．９重量％以上）
より低純度となった。不純物としては、イソプロピルア
ルコールを除くＣ１〜Ｃ５のアルコール０．２５重量
％、Ｃ１〜Ｃ５のアルデヒドおよびＣ４＆Ｃ５のケトン
は不検出であった。また、臭気も現行の水和法で得られ
た製品より不快を与える臭いを示し、規格外の物となっ
た。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【表２】

【００３７】

【表３】

【００３８】

【発明の効果】本発明は、精製された高純度のアセトン
は勿論のこと、アセトン製造プロセスの工程液である粗
アセトンを原料として、これらに含まれる不純物を特定
し、含有量を規定することにより、原料アセトンの精製
に要するエネルギーの低減が計れることでイソプロピル
アルコールの製造コストが低下でき、しかも高純度のイ
ソプロピルアルコールを製造することができて産業上優
位である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アセトンと水素を反応させてイソプロピル
アルコールを製造する方法において、原料アセトン中の
アルデヒド類、アルコール類及びケトン類（アセトンを
除く）の合計が、０．３重量％以下であることを特徴と
するイソプロピルアルコールの製造方法。
【請求項２】アルデヒド類が、炭素数１〜５のアルデヒ
ドである請求項１記載の方法。
【請求項３】アルコール類が、炭素数が１〜５のアルコ
ールである請求項１記載の方法。
【請求項４】ケトン類が、炭素数が４及び５のケトンで
ある請求項１記載の方法。