丙酮存储的制作方法
【专利摘要】一种包括不锈钢的丙酮存储罐或丙酮输送管，其中，在所述不锈钢中，Cr量范围为10.5wt％至20wt％；Ni量为≥9wt％，以及Mo量为2.75％≥Mo≥0wt％。
【专利说明】丙酮存储
【技术领域】
[0001] 本发明涉及丙酮的存储，以及特别涉及可能在更温暖气候中经历的高温下的丙酮 存储。更具体地，本发明涉及丙酮存储罐和输送管的设计，其组成可被定制以防止（特别是 在高的自然温度区域中）罐或管内丙酮的化学反应。
【背景技术】
[0002] 丙酮是广泛使用并且因此广泛存储的有机化学品。众所周知，丙酮由酸和碱催化 的轻醒缩合型反应（醒醇缩合型反应，Aldol-type reaction)来分解。即使在环境温度下， 微量的酸或碱产生如双丙酮醇（DAA)、异亚丙基丙酮（M0)和低聚物的系统固有副产品。
[0003] 丙酮主要用途在于双酚A的形成或作为在制药工业中的溶剂。对于丙酮在双酚A 生产中或作为在制药工业中的溶剂的用途，对于纯化的需求非常严格。在长期存储之后具 有显著杂质的丙酮可能无法满足所需的规格。特别地，异亚丙基丙酮是在用于双酚A生产 的丙酮中不需要的杂质。
[0004] 在它们的研究期间，本发明人发现在室温以及升高的温度下来自不同来源的纯丙 酮显著分解，这导致降低的保质期和质量问题。我们的研究结果表明，在诸如可能在诸如中 东的炎热气候条件下经历的50°c升高温度下，丙酮规格限制在2个月存储后仍可通过。
[0005] 以较小分解可能性存储丙酮是非常可取的。第二点是，丙酮是商品并且价格便宜。 纯丙酮必须通常是便宜可用的。在将它出售给客户之前，企业不能承受花费纯化存储后的 丙酮的费用。该存储过程必须导致保持在纯度限制范围内的丙酮。
[0006] 丙酮通常存储在不锈钢罐中。本发明人建议，在钢中的一个或多个金属类型催化 以上讨论的醛醇缩合反应。这是丙酮存储罐是否位于其中高温和强烈阳光可被预期的环境 中（诸如在中东或在更高温度气候中）的问题。本发明人寻求该问题的解决方案。特别地， 本发明人已经意识到，存储罐本身的性质是决定存储丙酮稳定性的重要因素。
[0007] 在存储罐性质与在其中的丙酮稳定性的相关性上没有明显的现有技术。一般已知 的是，丙酮可存储在不锈钢罐或Zn涂覆的罐内，但是无论如何，这种罐一般建议用于大多 数有机化学品的存储。
[0008] Sunoco化学品公司（Sunoco Chemicals)在他们网站上提出用于丙酮存储的碳 钢或不锈钢的使用。我们在下文示出碳钢对于丙酮存储是很差的材料。在他们网站的 Dow "Answer section"中，Dow教导了丙酮可以存储在无衬碳钢罐中，其中Zn衬里推荐用 于其中纯度必需的应用。Shell推荐与Dow相同的用于丙酮存储的材料。因此，所有的大型 工业从业者都粗略提出用于丙酮存储的相同解决方案。之前没有人考虑使用的钢本身是否 可影响其内的丙酮降解。为免生疑问，在本发明中，我们将不锈钢看作是具有以质量计最小 10. 5%铬含量的钢合金。
[0009] 在空气和废物管理协会杂志1992年4月4日，第42卷，p. 460-462的文章"不 锈钢罐中极性有机化合物的时间稳定性"（"Temporal stability of Polar Organic Compounds in Stainless Steel Canisters，', Journal of the Air and Waste Management Association, vol. 42, no. 4, April 1992, ρ· 460-462)中，作者推断在诸如丙酮的化学品存 储在不锈钢罐中时，最优实践是最小化水分含量。
[0010] 之前没有人考虑钢组成是否可能有助于在罐内丙酮的降解。钢由许多不同金属组 成，并且这些金属中的一些可能比其它金属更可能催化降解反应。
[0011] 本发明人因此已经发现在丙酮存储罐中使用的钢的谨慎控制可确保最小化丙酮 降解速度。
[0012] 本发明人已经令人惊讶地发现其中钢的组成满足下面在权利要求1中定义的范 围时，可最小化在长期丙酮存储中形成的杂质量。此外，在此描述的与丙酮相关的原理也可 应用于其它醛和酮的存储。
【发明内容】
[0013] 因此，从一个方面来看，本发明提供包括不锈钢的丙酮存储罐或丙酮输送管，其中 基于所述不锈钢，Cr量范围为10. 5wt%至20wt% ;Ni量为彡9wt%，如9至15wt%，以及 Mo 量为 2. 75% 彡 Mo 彡 Owt%。
[0014] 从另一个方面来看，本发明提供如上文所定义包含丙酮（优选仅丙酮和任何杂 质）的丙酮储存罐或输送管。
[0015] 从另一个方面来看，本发明提供不锈钢在醛或诸如乙酮的酮存储期间作为杂质形 成抑制剂的应用，其中基于所述不锈钢，Cr量范围为10. 5wt%至20wt% ;Ni量为彡9wt%， 以及Mo量为2· 75%彡Mo彡Owt%。
[0016] 从另一个方面来看，本发明提供不锈钢在制造丙酮存储罐或输送管中的应用，其 中基于所述不锈钢，Cr量范围为10. 5wt %至20wt % ;Ni量为彡9wt %，以及Mo量为2. 75 % > Mo > Owt %。
[0017] 从另一个方面来看，本发明提供用于在丙酮中减少诸如双丙酮醇的杂质形成的方 法，包括在如前文定义的罐或输送管中存储丙酮。
【具体实施方式】
[0018] 本发明涉及醛和酮（特别是丙酮）的存储。如我们在下面结果中所清楚示出的， 在各种温度下用于存储丙酮的钢性质对存储罐内的丙酮稳定性具有显著影响。
[0019] 在本发明罐中存储的丙酮性质不重要，尽管这将通常具有在双酚A形成中使用或 作为药品等级的足够纯度。在存储之前，任何丙酮将名义上是纯的。由此在存储之前，在丙 酮内的杂质水平因此可能很低。特别地，双丙酮醇量可能小于80ppm，特别小于50ppm，最特 别小于25ppm。在存储之前在丙酮中异亚丙基丙酮水平优选低于5ppm，特别低于lppm。理 想地，在要存储的丙酮中，不存在可检测的异亚丙基丙酮。
[0020] 术语"存储的"是指丙酮在罐或管内度过延长的时期，诸如超过一周或甚至超过一 个月，或超过两个月。
[0021] 本发明的存储罐或输送管尺寸不重要。本发明涉及非常大的固定罐、便携式罐或 可能在研究机构中使用的更小罐的制造。此外，本发明涉及可能传输丙酮到罐/或从罐传 输丙酮的输送管。可能的是一些丙酮仍处于输送管内，因此防止在输送管中发生化学反应 将是重要的。这些管的尺寸明显由输送的丙酮量决定。至少5cm的管直径是优选的。
[0022] 本发明的存储罐可以是任何方便的尺寸，诸如在尺寸上高达4000m3。因此它们可 从 100L 到 100000L，优选 1000L 到 50000L。
[0023] 罐可经受诸如高达15巴（bar)的过压以抑制挥发性。一些罐可使用位于丙酮顶 上的铝盖，这是已知的。
[0024] 我们的结果指示，保持恒定气氛以防止在丙酮内的异亚丙基丙酮形成是重要的。 因此优选的是在罐或管内的气氛保持恒定并且水不被允许例如经由空气中的湿气进入罐/ 管。
[0025] -般地，除了使用的钢性质之外，储存罐和管的设计是常规的。因此，丙酮入口和 出口、存在的任何阀、冷却套等（通常形成任何存储罐的一部分）可以它们常规的形式存 在。将清楚的是，如果这些部分暴露于丙酮，并且如果那些部分使用不锈钢制造，则对于那 些部分，在本发明中主张的钢的使用将是优选的。
[0026] 将理解的是，罐和管将暴露于不同的热量水平，取决于年的时间和日的时间，但是 一直保持温度降低（down)是重要的。
[0027] 如果温度可一直保持于25°C或更小，那是理想的并且抑制杂质形成。罐/管可因 此具有合适的诸如冷却套（cooling jacket)的冷却机构。
[0028] 然而在炎热气候中，在没有过于昂贵的冷却技术的情况下，只是可能无法保持温 度在小于25°C的水平，在这种情况下，本发明的钢使用则最有价值（因为钢最小化杂质形 成）。因此本发明的特征即是本发明的存储罐和管并且具体地在其中的丙酮间歇地经受至 少25 °C的温度。
[0029] 将理解的是，在任何时候丙酮不应允许蒸发，因此其温度优选在罐中条件下保持 低于丙酮沸点，因此通常低于56°C。存储的丙酮应当是液体。
[0030] 本发明的一个特征是存储罐/管可无衬里。在本领域中存在这样的建议，即Zn衬 里罐对于存储更纯的丙酮是较佳的。Zn衬里罐昂贵，而通过使用本发明的钢，它们的使用变 得不必要。本发明的存储罐可因此免于诸如Zn衬层或环氧层的任何衬层。
[0031] 本发明的存储罐的钢在高温下不应硫化或在二氧化碳中氧化。钢应当不暴露于硫 化氢、噻吩、二氧化硫或cos。
[0032] 钢
[0033] 本发明主要涉及用于丙酮存储罐/管形成的特殊钢的选择。谨慎的钢选择已经被 发现抑制杂质形成。优选的是本发明的钢是不锈钢。通过定义，因此本发明的钢包括最低 10. 5wt%的Cr并且最高达20wt%的Cr。优选地，Cr量彡不锈钢的18. 5wt%，并且最优选 < 17. 5wt%。下限优选至少llwt%，诸如至少12wt%，甚至至少13wt%的Cr。
[0034] 优选的范围因此是11至20wt%，优选是12至18. 5wt%，特别是13至17. 5wt%的 Cr〇
[0035] Ni量为彡9wt%，优选彡10wt%，更优选彡10. 5wt%，并且最优选彡llwt%的不锈 钢。对于Ni，上限优选是15wt%，诸如高达14wt%。
[0036] Mo量在2. 75%彡Mo彡Owt%的范围中。因此，本发明的钢可不含Mo。优选地，本 发明的钢基于不锈钢包含2. 4wt %彡Mo彡0. 05wt %，并且最优选2. 3wt %彡Mo彡0. 5wt %。 优选的是Mo存在。
[0037] 根据本发明用于制造丙酮存储罐的钢的碳含量可小于0.5wt%，特别小于 0. lwt%。合适的最小值是O.OOlwt%。因此，虽然碳应当存在，但是根据丙酮的存储，其水 平不被视为显著的。
[0038] 不锈钢可还包含Si。Si的水平可处于0. 01和lwt%之间。虽然Si应当存在，但 是根据丙酮的存储，其水平不被视为显著的。
[0039] 本发明的钢可包含Μη。Μη的水平可处于0. 1和2wt %之间，优选处于0. 1和 1. 75wt%之间。
[0040] 优选的钢包括以上量的Mn、C和Si。
[0041] 本发明的钢可包含P。P的水平可至少是0. 02wt%。通常有不超过0. 5wt%的P。
[0042] 本发明的钢可包含S。S的水平可至少是0. 02wt%。通常有不超过0. 5wt%的S。
[0043] 本发明的钢可还包含以下元素中的一个或多个的量：Cu、Ti或Nb作为掺杂剂。这 些元素的量可能变化，但是优选没有一个形成超过本发明任何钢的〇. 3wt%。
[0044] 所有的钢包含铁，通常至少60wt%的铁，优选至少70wt%的铁。
[0045] 优选的是，本发明的钢不包含除了 Fe、Cr、Ni、Mo、Mn、Cu、Ti和Nb之外的任何金 属。钢不需要包含这些元素的全部，但是优选在该清单之外没有其它金属存在。在这方面， C和Si不是金属。
[0046] 优选的钢仅由？6、(：、5丨、]\111、0、附、？、5、(：11、11、恥和]\1〇的一些或全部组成。更 优选的钢仅由Fe、C、Si、Mn、Cr、Ni和Mo的一些或全部组成。
[0047] 关注的特殊钢是1. 4306、1. 4541或1. 4571钢，优选1. 4571。因此一般地关注的钢 具有：
[0048] 14 到 18. 5wt % 的 Cr，0 到 2. 5wt % 的 Mo 和 9 到 13. 5wt % 的 Ni。
[0049] 适于本发明使用的钢可广泛商购。
[0050] 形成的杂质
[0051] 形成的最重要杂质是双丙酮醇（DAA，diacetone alcohol)和另外的衍生物如异亚 丙基丙酮（M0，mesityloxide)以及异丙烯基丙酮（IM0，isomesityloxide)。异亚丙基丙酮 比异型-异构体（iso-isomer)更容易形成。该化学反应在方案1中总结：
[0052]
【权利要求】
1. 一种包括不锈钢的丙酮存储罐或丙酮输送管，其中，在所述不锈钢中，Cr量范围为 10. 5wt%至 20wt% ;Ni 量为彡 9wt%，以及 Mo 量为 2. 75% 彡 Mo 彡 Owt%。
2. 根据权利要求1所述的丙酮存储罐或输送管，包含丙酮。
3. 根据任一前述权利要求所述的丙酮存储罐或输送管，其中磷含量等于或高于 0· 02%。
4. 根据任一前述权利要求所述的丙酮存储罐或输送管，其中硫含量应当等于或高于 0· 02%。
5. 根据任一前述权利要求所述的丙酮存储罐或输送管，其中所述钢掺杂有Cu和/或 Ti和/或Nb。
6. 根据任一前述权利要求所述的丙酮存储罐或输送管，其中所述钢包括11到 18. 5wt % 的 Cr，0 到 2. 5wt % 的 Mo 和 9 到 15wt % 的 Ni，优选 14 到 18. 5wt % 的 Cr，0 至IJ 2. 5wt % 的 Mo 和 9 到 13. 5wt % 的 Ni。
7. 根据任一前述权利要求所述的丙酮存储罐或输送管，其中所述钢包括14到 18. 5wt % 的 Cr，0· 5 到 2. 5wt % 的 Mo 和 9 到 13. 5wt % 的 Ni。
8. 根据任一前述权利要求所述的丙酮存储罐或输送管，其中所述钢是1. 4306、1. 4541 或 1. 4571 钢。
9. 根据任一前述权利要求所述的丙酮存储罐或输送管，其中在所述罐或管内的双丙酮 醇水平总是低于80ppm。
10. 不锈钢在醛或酮如丙酮的存储期间作为杂质形成抑制剂的应用，其中在所述不锈 钢中，Cr量范围为10. 5wt%至20wt%;Ni量为彡9wt%，以及Mo量为2. 75%彡Mo彡Owt%。
11. 根据权利要求1所述的不锈钢在制造丙酮存储罐中的应用。
12. -种用于存储丙酮的方法，包括将双丙酮醇含量小于25ppm和/或异亚丙基丙酮含 量小于lppm的丙酮放置到权利要求1到9所述的不锈钢存储罐/管中； 在所述罐/管内存储所述丙酮至少一个月的时期，在该时间内所述罐或管反复暴露于 至少25°C但优选不超过50°C的温度，使得在一个月之后在所述丙酮中双丙酮醇的量低于 80ppm和/或在一个月之后在所述丙酮中异亚丙基丙酮的量低于5ppm。
13. -种用于抑制丙酮中杂质形成的方法，包括在权利要求1到9所述的罐中存储丙 酮。
14. 一种用于抑制丙酮中丙酮低聚物及其脱水产物（例如，双丙酮醇、异亚丙基丙酮） 形成的方法，包括在权利要求1到9所述的罐中存储丙酮。
15. -种用于醛或酮的包括不锈钢的存储罐或输送管，其中在所述不锈钢中，Cr量范 围为10. 5wt%至20wt% ;Ni量为彡9wt%，以及Mo量为2. 75%彡Mo彡Owt%。
【文档编号】C07C49/08GK104144905SQ201380011582
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2013年2月26日 优先权日:2012年2月28日
【发明者】勒内·迪克, 安德烈亚斯·莱特纳 申请人:博瑞立斯有限公司