JP2000290221A - (メタ)アクリル酸の精製方法 - Google Patents
(メタ)アクリル酸の精製方法Info
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Abstract
効果的に防止する方法に関する。 【解決手段】 プロピレンおよび/またはアクロレイン
を分子状酸素含有ガスにより接触気相酸化して得られる
混合ガスあるいはイソブチレン,t−ブチルアルコール
および/またはメタクロレインを分子状酸素含有ガスに
より接触気相酸化して得られる混合ガスを(メタ)アク
リル酸捕集塔に導いて(メタ)アクリル酸含有液として
捕集した後、この(メタ)アクリル酸含有液を蒸留塔に
導いて(メタ)アクリル酸を分離、回収する際に、該
(メタ)アクリル酸含有液中の(メタ)アクリル酸に対
する炭素数が2〜4のアルデヒド及びアセトンの総量の
濃度を2000ppm以下にして蒸留塔に導くことを特
徴とする(メタ)アクリル酸の精製方法。
Description
酸の蒸留時における重合を効果的に防止する方法に関す
る。
い性質を持つことは一般に知られている。したがって、
アクリル酸の製造時には、ハイドロキノン、メトキノ
ン、フェノチアジン、ジブチルジチオカルバミン酸銅
塩,p−フェニレンジアミン類,N−オキシル化合物な
どの種々の重合防止剤が単独あるいは数種組み合わされ
て製造プロセス中に添加され、アクリル酸の重合が抑制
されている。
は、ハイドロキノン、メトキノン、クレゾール、フェノ
ール、t−ブチルカテコール、ジフェニルアミン、フェ
ノチアジンおよびメチレンブルーよりなる群から選ばれ
た少なくとも1種の化合物と、ジメチルジチオカルバミ
ン酸銅、ジエチルジチオカルバミン酸銅、ジブチルジチ
オカルバミン酸銅およびサリチル酸銅よりなる群から選
ばれる少なくとも1種の化合物と、分子状酸素とからな
る重合防止剤を用いるアクリル酸の重合防止方法が記載
されている。
マンガン等のマンガン塩と、ハイドロキノンおよび/ま
たはメトキノンと分子状酸素からなる重合防止剤を用い
るアクリル酸の重合防止剤が記載されている。
チルニトロオキシドまたは4−ヒドロキシ−2,2,
6,6−テトラメチルピペリジノオキシルなどのN−オ
キシル化合物を用いるアクリル酸の重合防止方法が記載
されている。
プロピレンおよび/またはアクロレインを分子状酸素含
有ガスにより酸化して得られた反応ガスを水で吸収して
得られたアクリル酸水溶液、又は該液中のアルデヒド類
を除去した液を共沸脱水蒸留塔において蒸留する際に、
該蒸留塔の缶出液中に特定濃度の共沸溶剤を共存させ
て、該蒸留塔の重合防止を行うアクリル酸の精製方法が
記載されている。
止剤を用いるアクリル酸の重合防止方法について検討し
た結果、以下に示す条件の場合はその重合防止効果が十
分に発揮されないことがわかった。
ロレインを分子状酸素含有ガスにより接触気相酸化して
アクリル酸を製造する際にはアクリル酸含有液を蒸留塔
で蒸留するが、このアクリル酸含有液組成には、水、酢
酸およびアクロレイン等の不純物が含まれており、アク
リル酸の重合が極めて起こり易くなっている。このた
め、上記の重合防止剤を通常の添加量で使用しても十分
な防止効果が得られず、蒸留中にポリマー(重合体)が
発生して蒸留塔の長期連続操業が困難であった。また、
長期の連続操業を行うためには、上記の重合防止剤を多
量に用いる必要があり、実装置での使用には適していな
かった。
れた重合防止効果は、共沸脱水蒸留塔の缶出液中に共沸
溶剤を特定濃度で共存させることから得られるものであ
り、該蒸留塔に供給するアクリル酸水溶液中のアルデヒ
ド類の有無が蒸留時の重合性に影響するという趣旨の記
載は全くない。実施例においてもホルムアルデヒドを
0.3重量%含むアクリル酸水溶液の蒸留のみを行って
おり、特定のアルデヒドやケトンを特定の濃度以下にし
た場合の重合性については何ら記載されていない。
様の問題がある。
アクリル酸の重合防止方法においては、蒸留塔に導入さ
れる上記アクリル酸含有液中の特定のアルデヒドやケト
ンの濃度と重合防止剤の効果との関係について何も言及
されていない。
塔に導入されるアクリル酸含有液中の特定のアルデヒド
やケトンの濃度によっては期待する重合防止効果が十分
に得られないことがわかった。
用いて(メタ)アクリル酸含有液を蒸留する際に、(メ
タ)アクリル酸の重合を効果的に防止する方法を提供す
ることにある。
プロピレンおよび/またはアクロレインを接触気相酸化
して得られるアクリル酸含有液を蒸留する際の重合防止
について検討を重ねた結果、蒸留塔に導入するアクリル
酸含有液中の炭素数2〜4のアルデヒドおよびアセトン
の総量の濃度を所定濃度以下に維持することによりアク
リル酸の重合防止がより効果的に行われることを知り、
この知見に基づいて本発明を完成するに至った。さら
に、この知見は、メタクリル酸の精製にも適用できるこ
とを見出した。
またはアクロレインを分子状酸素含有ガスにより接触気
相酸化して得られる混合ガス、あるいはイソブチレン,
t−ブチルアルコールおよびメタクロレインよりなる群
から選ばれる少なくとも1種の化合物を分子状酸素含有
ガスにより接触気相酸化して得られる混合ガスを(メ
タ)アクリル酸捕集塔に導いて(メタ)アクリル酸含有
液として捕集した後、この(メタ)アクリル酸含有液を
蒸留塔に導いて(メタ)アクリル酸を分離、回収する際
に、該(メタ)アクリル酸含有液中の炭素数2〜4のア
ルデヒドおよびアセトンの総量の濃度を(メタ)アクリ
ル酸に対し2000ppm以下にして蒸留塔に導くこと
を特徴とする(メタ)アクリル酸の精製方法を提供する
ことができる。
として説明する。
段触媒および後段触媒の種類には特に制限はなく、前段
触媒はプロピレンを気相酸化して主としてアクロレイン
を生成し得るものであり、また後段触媒はアクロレイン
を気相酸化して主としてアクリル酸を生成し得るもので
あればいずれも使用することができる。例えば、前段触
媒としては、鉄、モリブデンおよびビスマスを含有する
複合酸化物を、また後段触媒としては、バナジウムを必
須成分とする触媒を挙げることができる。したがって、
本発明の前段触媒および後段触媒はそれぞれ、二段階反
応方法によってアクリル酸を製造する際に前段工程およ
び後段工程で現在一般に用いられている、いわゆる前段
触媒および後段触媒を包含するものである。(特公昭6
0−32615号公報参照) これら触媒の調製方法には、特に制限はなく、一般的に
知られている方法によって製造することができる。
類および使用方法には特に制限はなく、反応器として
は、例えば多管式熱交換型反応器、流動床反応器、移動
床型反応器等を使用することができる。(特公昭60−
29290号公報参照) 本発明の特徴は、プロピレンおよび/またはアクロレイ
ンを分子状酸素含有ガスにより接触気相酸化して得られ
る混合ガスをアクリル酸捕集塔に導いてアクリル酸含有
液として捕集し、このアクリル酸含有液を蒸留塔に導い
てアクリル酸を分離、回収する際に、該アクリル酸含有
液中のアクリル酸に対する炭素数2〜4のアルデヒドお
よびアセトン(特定の不純物)の総量の濃度を2000
ppm以下、好ましくは該アクリル酸含有液中のアクリ
ル酸に対する(メタ)アクロレインの濃度を100pp
m以下にして該アクリル酸含有液を蒸留塔に導入するこ
とにある。ここで、炭素数2〜4のアルデヒドには、
(メタ)アクロレイン、アセトアルデヒド、グリオキサ
ールが例示できる。
およびアセトンの低減方法は、特に限定されることなく
従来公知の方法を採用することができるが、具体的に
は、接触気相酸化反応においてアクロレインの転化率
を上げる方法、アクリル酸捕集塔における捕集温度を
上げてアクリル酸含有液中に含まれる上記化合物の濃度
を低減する方法、アクリル酸含有液を放散塔に導入す
る工程を追加する方法等を挙げることができる。なかで
も、上記化合物の濃度の調節のし易さの観点から、アク
リル酸含有液を放散塔に導入する工程を追加する方法が
好ましい。
う蒸留塔が用いられる。蒸留塔の操作条件としては、ア
クリル酸含有液中のアクリル酸に対する炭素数2〜4の
アルデヒドおよびアセトンの総量の濃度を2000pp
m以下にできれば特に限定されるものではない。蒸留塔
としては、充填塔、棚段塔(トレイ塔)、濡壁塔、スプ
レー塔などを例示できる。
ついては、特に制限はなく、一般にアクリル酸の重合防
止剤として知られている化合物であればいずれも使用す
ることができるが、これらのなかでも、ハイドロキノ
ン、メトキノン、フェノチアジン、ジメチルジチオカル
バミン酸銅、ジエチルジチオカルバミン酸銅、ジブチル
ジチオカルバミン酸銅およびサリチル酸銅などの銅塩化
合物、酢酸マンガンなどのマンガン塩化合物,p−フェ
ニレンジアミンなどのp−フェニレンジアミン類,4−
ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジノ
オキシルなどのN−オキシル化合物、N−ニトロソジフ
ェニルアミンなどのニトロソ化合物、尿素などの尿素
類、チオ尿素などのチオ尿素類などが好適に用いられ
る。上記の化合物は単独でも、あるいは2種類以上組み
合わせて使用することもできる。特に、好ましいのは、
重合防止効果、蒸留装置の腐食性及び蒸留装置からでる
廃液の処理のし易さの観点から、フェノチアジンおよび
/またはN−オキシル化合物である。
用する重合防止剤を蒸留塔に添加する方法については特
に制限はなく、蒸留塔に直接導入してもよいし、供給液
や還流液、または他の溶媒に溶解して送液ラインより導
入してもよい。使用される重合防止剤の量は特に限定は
されないが、重合防止剤の総量がアクリル酸の蒸発蒸気
量に対して1〜1000ppm(重量基準)とすること
が好ましい。ここでいう蒸発蒸気量とは、蒸留塔のリボ
イラーから加えられた熱量に相当して、塔底から蒸発す
るモノマー蒸気の総量を意味する。
酸含有液を導入する精製工程中のあらゆる蒸留塔を意味
し、プロピレンおよび/またはアクロレインを接触気相
酸化して得られるアクリル酸含有ガスを溶剤により冷
却、向流洗浄して捕集した該溶剤とアクリル酸の混合物
よりアクリル酸を回収するための蒸留塔である。蒸留塔
の具体例としては、溶剤分離塔、共沸分離塔、酢酸分離
塔および高沸点物分離塔などを挙げることができる。
後、アクリル酸を精製する一方法を示す工程図である。
図1において、プロピレンおよび/またはアクロレイン
を分子状酸素含有ガスを用いて接触気相酸化して得たア
クリル酸含有ガスをライン(導管)1からアクリル酸捕
集塔101に導入し、ライン2から導入した水と接触さ
せてライン4からアクリル酸及び酢酸などの副生物を含
むアクリル酸水溶液を得る。ライン2からアクリル酸捕
集塔101に供給する水としては、ライン13から水を
供給して用いてもよいが、後述するように貯槽20の水
相を用いるのが好適である。アクリル酸水溶液は、放散
塔105に導入してアクリル酸水溶液中に溶解している
アルデヒド、アセトンを放散させた後に共沸分離塔10
2に導入する。この場合、放散したガスを回収し、ライ
ン14を経てアクリル酸捕集塔101に循環するのがよ
い。共沸分離塔102では、アクリル酸水溶液をライン
15から、共沸溶剤をライン5からそれぞれ供給して蒸
留し、塔頂から水および共沸溶剤からなる共沸混合物を
留出させ、塔底からは酢酸を含むアクリル酸を得る。共
沸分離塔102の塔頂から留出した水および共沸溶剤か
らなる共沸混合物は貯槽20に導入し、ここで、主とし
て共沸溶剤からなる有機相と、主として水からなる水相
とに分離する。有機相はライン5を経て共沸分離塔10
2に循環する。一方、水相はライン8を経てアクリル酸
捕集塔101に循環させて、ライン1からのアクリル酸
含有ガスと接触させる捕集水として用いることによって
有効に活用することができる。共沸分離塔102の塔底
から抜き出したアクリル酸は、残存する酢酸を除去する
ために、ライン7を経て酢酸分離塔103に導入し、こ
こで、塔頂から酢酸を分離、除去し、一方、塔底からは
実質的に酢酸を含まないアクリル酸を得る。この精製ア
クリル酸は高純度なものであるので、そのままアクリル
酸エステルの製造原料として用いることができる。もち
ろん、この高純度のアクリル酸をさらにライン10を経
て高沸点物分離塔104に導入して、高沸点物を分離、
除去して、さらに高純度のアクリル酸を塔頂より得る。
とはなく、必要により特定の不純物を除去するために、
共沸分離塔と軽沸点物分離塔との間、軽沸点物分離塔と
高沸点物分離塔との間に設けてもよい。
スよりアクリル酸を捕集した後のガスを酸化反応工程へ
リサイクルするラインである。該ガスの一部は燃焼工程
を経て廃ガスとして排出される。符号6は共沸分離塔1
02の留出ライン、符号9は軽沸点物分離塔103の留
出ライン、符号11と12は高沸点物分離塔104の留
出ラインと塔底液抜き出しラインである。
液を導入する蒸留工程で分子状酸素を併用することがで
き、これによりアクリル酸の重合をさらに効果的に防止
することができる。分子状酸素の供給方法としては、バ
ブリング等により、アクリル酸含有液中に直接混入させ
ても、あるいは溶剤に溶解させて間接的に混入させても
よい。分子状酸素を蒸留塔の塔底および/またはリボイ
ラーからガス状で供給すれば、簡単にバブリングさせる
ことができる。分子状酸素は、通常、アクリル酸の蒸発
蒸気量に対して0.1〜1容量%の割合で供給するのが
よい。
酸の場合と重複する点が多いが、下記の点において相違
する。
導く前に、抽出工程に導きメタクリル酸含有液よりメタ
クリル酸を溶剤により抽出する点などが挙げられる。こ
れらの場合でも、本願の示す条件を満たすことにより、
後に続く蒸留塔の重合防止効果が効果的に実施できる。
に説明する。なお、以下の実施例および比較例中の「p
pm」は特に断りがない限り「ppm(重量)」を意味
する。
ロマトグラフィー(FID)で測定した。アセトアルデ
ヒド、アセトン共にガスクロマトグラフィー(FID)
で測定した。
備え、塔内部に開口比22%のステンレス鋼製(SUS
316)シーブトレー5枚を備えた内径30mmの蒸留
塔を用いてアクリル酸の蒸留を行った。供給原料として
は、氷アクリル酸(精製アクリル酸)に下記表1〜3に
示すように特定のアルデヒド、ケトンを添加して各濃度
に調整したものを使用した。操作圧力100mmHg、
塔底温度88℃の条件下で蒸留した。なお、重合防止剤
としてアクリル酸の蒸発蒸気量に対し100ppmのフ
ェノチアジンを氷アクリル酸に添加、溶解して塔頂より
導入した。8時間の運転における運転状況を目視により
観察して重合防止効果を評価した。
備え、塔内部に開口比22%のステンレス製鋼(SUS
316)シーブトレー5枚を備えた内径30mmの蒸留
塔を用いてメタクリル酸の蒸留を行った。供給原料とし
ては氷メタクリル酸(精製メタクリル酸)に下記表4に
示すように特定のアルデヒド、ケトンを添加して各濃度
に調整したものを用いた。操作圧力100mmHg、塔
底温度107℃の条件下で蒸留を実施した。なお、重合
防止剤としてメタクリル酸の蒸発蒸気量に対して100
ppmのフェノチアジンを氷アクリル酸に添加、溶解し
て塔頂から導入した。8時間の運転における運転状況を
目視で観察して重合防止効果を評価した。
特定のアルデヒド、ケトンを特定の濃度以下にすると、
蒸留時の重合を効果的に防止することができた。
を備え、中央部に原料供給管を備え、塔底部に釜、塔底
液抜き出し管および酸素供給管を備えた充填塔を用いて
アクリル酸水溶液の蒸留を行った。
ピレンを接触気相酸化して得られる反応混合ガスを水と
接触させることにより捕集したアセトアルデヒドを13
0ppm、アクロレインを2500ppm、アセトンを
270ppm(いずれも対アクリル酸)含む混合液を、
放散塔(操作圧力200mmHg、塔頂温度70℃、ボ
トム温度72℃の充填塔)に導入して該放散塔の塔底よ
り抜き出したものであり、水を30重量%、アセトアル
デヒドを5ppm、アクロレインを70ppm、アセト
ンを20ppm(いずれも対アクリル酸)を含むアクリ
ル酸水溶液であった。このアクリル酸水溶液に下記表5
に示すように各化合物を添加して各濃度に調製した後、
該アクリル酸水溶液を100mL/時の量で上記充填塔
に供給した。また、還流液としてトルエンを用いて、操
作圧力190mmHg、塔頂温度50℃、塔底温度10
0℃の条件で蒸留した。
バミン酸銅塩1.5ppmおよびフェノチアジン10p
pmを還流液に添加、溶解して塔頂より導入し、酢酸マ
ンガン2ppmおよびHQ(ハイドロキノン)10pp
mをアクリル酸水溶液に添加、溶解して原料供給管より
導入した(いずれも対アクリル酸蒸発蒸気量)。また、
酸素を塔底よりアクリル酸蒸発蒸気量に対して0.3容
量%供給した。
常状態における塔底抜き出し液の組成は、アクリル酸9
7.5重量%、水0.02重量%、アセトアルデヒド検
出限界(1ppm)以下、アクロレイン20ppm、ア
セトン10ppm、その他2.48重量%であった。ま
た、表5の番号1の条件で運転した場合、定常状態にお
ける塔底抜き出し液の組成は、アクリル酸97.4重量
%、水0.02重量%、アセトアルデヒド検出限界10
ppm、アクロレイン1520ppm、アセトン570
ppm、その他2.37重量%であった。還流液は流出
油相をリサイクルして用いた。8時間の運転の後、室温
にて最小圧力5×10-4Torrの真空ポンプで塔下部
より15時間吸引して塔内を乾燥してから塔内に発生し
たポリマーの重量を測定して重合防止効果を評価した。
その結果を表5に示す。
中のアクリル酸に対するアセトアルデヒド、アクロレイ
ンの総量が2000ppm以下の場合(表5の番号2、
3、4)は総量が6500ppmの場合(表5の番号
1)に比べて生成ポリマー量が一桁少ないことがわか
る。好ましくは、総量が500ppm以下の場合(表5
の番号3)、さらに好ましくは総量が100ppm以下
の場合(表5の番号4)には蒸留時におけるポリマーの
発生を実質的にゼロに抑制することができた。
を分子状酸素含有ガスにより接触気相酸化して得られる
混合ガスをアクリル酸捕集塔に導いてアクリル酸含有液
として捕集し、このアクリル酸含有液を蒸留塔に導い
て、アクリル酸を分離、回収する際に、本発明の方法に
従って、蒸留塔に導入するアクリル酸含有液中の炭素数
が2〜4のアルデヒド及びアセトンの総量を限定するこ
とにより該蒸留塔におけるアクリル酸の重合を効果的に
防止することができる。これにより、アクリル酸の蒸留
装置の長期運転が可能になる。
アクリル酸の重合をさらに効果的に防止することができ
る。
び/またはメタクロレインを分子状酸素含有ガスにより
接触気相酸化して得られる混合ガスをメタクリル酸捕集
塔に導いてメタクリル酸含有液として捕集した後、この
メタクリル酸含有液を蒸留塔に導いてメタクリル酸を分
離、回収する際に、本発明の方法に従って、蒸留塔に導
入するメタクリル酸含有液中の炭素数が2〜4のアルデ
ヒド及びアセトンの総量を限定することにより該蒸留塔
におけるメタクリル酸の重合を効果的に防止することが
できる。これにより、メタクリル酸の蒸留装置の長期運
転が可能になる。
メタクリル酸の重合をさらに効果的に防止することがで
きる。
後、アクリル酸を精製する一方法を示す工程図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 プロピレンおよび/またはアクロレイン
を分子状酸素含有ガスにより接触気相酸化して得られる
混合ガス、あるいはイソブチレン,t−ブチルアルコー
ルおよびメタクロレインよりなる群から選ばれる少なく
とも1種の化合物を分子状酸素含有ガスにより接触気相
酸化して得られる混合ガスを(メタ)アクリル酸捕集塔
に導いて(メタ)アクリル酸含有液として捕集した後、
この(メタ)アクリル酸含有液を蒸留塔に導いて(メ
タ)アクリル酸を分離、回収する際に、該(メタ)アク
リル酸含有液中の炭素数2〜4のアルデヒド及びアセト
ンの総量の濃度を(メタ)アクリル酸に対し2000p
pm以下にして蒸留塔に導くことを特徴とする(メタ)
アクリル酸の精製方法。 - 【請求項2】 該(メタ)アクリル酸含有液が(メタ)
アクロレインを含むものであり、かつ、該(メタ)アク
ロレインの(メタ)アクリル酸に対する濃度が100p
pm以下である請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 該(メタ)アクリル酸含有液を放散塔に
導入した後、蒸留塔に導いて(メタ)アクリル酸を分
離、回収する請求項1または請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】 (メタ)アクリル酸含有液を蒸留塔に導
いて(メタ)アクリル酸を分離、回収する際に、ハイド
ロキノン、メトキノン、フェノチアジン、銅塩化合物、
マンガン塩化合物、p−フェニレンジアミン類、N−オ
キシル化合物、ニトロソ化合物、尿素類、チオ尿素類よ
りなる群から選択される少なくとも1種の化合物をアク
リル酸の重合防止剤として用いる請求項1〜3のいずれ
か1項に記載の方法。
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