CN109476586A - 羟腈含有液的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供羟腈的收率提高了的羟腈含有液的制造方法。本发明的羟腈含有液的制造方法，含有下述工序1～4，工序1：将原料羰基化合物和氰化剂供给反应器的工序，其中将原料羰基化合物和氰化剂中的至少一者连续地进行供给，工序2：在反应器中使由工序1供给进来的原料羰基化合物和氰化剂反应，而得到反应液的工序，工序3：对所述反应液中含有的、原料羰基化合物的摩尔浓度和氰化剂的摩尔浓度中的至少一者的浓度、以及羟腈的摩尔浓度进行计测的工序，工序4：基于工序3的结果来控制在工序1中供给到反应器中的原料羰基化合物和氰化剂中的至少一者的摩尔浓度的工序。

Description

羟腈含有液的制造方法

技术领域

本发明涉及羟腈含有液的制造方法。

背景技术

乳腈(2-羟基丙腈)可以作为多种化合物的原料使用。具体地说，乳腈可以作为乳酸、乳酸酯、丙氨酸等的原料使用。此外，乳腈作为羟腈的代表性化合物被人所知。

通过乙醛等的羰基化合物与氰化剂反应来制造乳腈等羟腈的方法广为认知，已经提出了各种方法(参照例如专利文献1～4)。

专利文献1中提出了，使脂肪族羰基化合物和氰化氢在碱性催化剂的存在下反应来制造羟腈时，使用稀释剂使稀释率、温度、pH等为特定的范围，将反应混合物连续抽到滞留装置，连续制造羟腈的方法。

专利文献2中，提出了使乙醛和氰化氢在碱催化剂的存在下反应，将得到的粗乳腈调制到pH4以下，在规定的温度下通入惰性气体，除去杂质的、乳腈的制造方法。

专利文献3中，提出了在由羰基化合物和氰化氢制造羟腈化合物时，使羰基化合物和氰化氢在催化剂存在下流通反应的、羟腈化合物的制造方法。

专利文献4中，提出了在催化剂存在下、从羰基化合物和氰化氢来制造羟腈化合物时，使反应体系内的羰基化合物的含量相对于羟腈化合物为特定量的、羟腈化合物的制造方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特公昭38-6761号公报

专利文献2:日本特公昭43-29574号公报

专利文献3:日本国际公开第2009/054355号

专利文献4:日本国际公开第2009/054356号

发明内容

发明要解决的课题

但是，在用以往的技术来连续制造羟腈含有液时，不能对反应器内的原料羰基化合物的量和氰化剂的量进行充分控制。在以往的技术中，例如、使用流量计等控制原料羰基化合物、氰化剂的供给量。但是本发明人发现，即使使用流量计等控制供给量，也未必能够对供给反应器的原料羰基化合物的量和氰化剂的量进行充分控制，得到的羟腈含有液的品质不稳定。

本发明人发现，这是由于，在使用流量计等的供给量的控制中，通过泵供给原料羰基化合物、氰化剂时会有气体被卷入，进而在原料羰基化合物、氰化剂的沸点低时其一部分气化成为气体状，此外，也有为了抑制气化而将原料羰基化合物、氰化剂冷却的方法，但来自外界气温的热、来自泵等机器的热会使其一部分气化成为气体状，所以实际供给到反应器的原料的量是参差不齐的。

原料量参差不齐时，原料羰基化合物或氰化剂有可能被过剩供给。原料羰基化合物过剩供给时，则得到的羟腈含有液中残留大量未反应的原料羰基化合物。需要回收未反应的原料羰基化合物，存在需要回收的设备、除害的设备等的问题。此外，在氰化剂被过剩供给时，在得到的羟腈含有液中大量残存未反应的氰化剂。以氰化氢为代表的氰化剂毒性强，如果羟腈含有液中含有氰化剂，则该液的操作变得困难，存在需要回收氰化剂的设备、除害的设备等的问题。此外，在氰化剂被过剩供给时，还存在以下问题：通过氰化剂的水解生成甲酸酰胺、甲酸，进而，它们反应而生成衍生物、以及氰化剂自身的聚合而生成聚合物等，引起杂质增加。

解决课题的方法

本发明人为了解决上述课题而进行了深入研究，结果发现，在使原料羰基化合物和氰化剂反应来制造羟腈含有液时，对于反应液计测原料羰基化合物的摩尔浓度和氰化剂的摩尔浓度中的至少一者的浓度、以及羟腈的摩尔浓度，并基于该计测结果来控制向反应器供给的原料羰基化合物和氰化剂中的至少一者的摩尔浓度，由此能够长期稳定改善羟腈的收率。

即、本发明涉及例如以下的[1]～[11]方案。

[1].一种羟腈含有液的制造方法，含有下述工序1～4，

工序1：将通式(A)所表示的原料羰基化合物和通式(B)所表示的氰化剂供给反应器的工序，其中将原料羰基化合物和氰化剂中的至少一者连续地进行供给，

工序2：在反应器中使由工序1供给进来的原料羰基化合物和氰化剂反应，而得到反应液的工序，

工序3：对所述反应液中含有的、原料羰基化合物的摩尔浓度和氰化剂的摩尔浓度中的至少一者的浓度、以及羟腈的摩尔浓度进行计测的工序，工序4：基于工序3的结果来控制在工序1中供给到反应器中的原料羰基化合物和氰化剂中的至少一者的摩尔浓度的工序，

通式(A)：R¹COR²

通式(A)中，R¹和R²彼此独立地表示氢原子、可以具有取代基的脂肪族烃基、可以具有取代基的脂环式烃基、可以具有取代基的芳香族烃基、或可以具有取代基的杂环基，

通式(B)：M(CN)_n

通式(B)中，M表示氢原子、碱金属、碱土金属、铁、铜或锌，n表示M的价数。

[2].如[1]所述的羟腈含有液的制造方法，在将所述工序3中原料羰基化合物的摩尔浓度设为M1、将氰化剂所具有氰基的摩尔浓度设为M2、将羟腈的摩尔浓度设为M3时，以能够满足下述要件(1)和(2)的至少一者的方式进行工序4，

要件(1)：M1/M3为0.001～0.100，

要件(2)：M2/M3为0.001～0.100。

[3].如[1]或[2]所述的羟腈含有液的制造方法，在所述工序1中供给的原料羰基化合物和氰化剂所具有氰基之间的摩尔比，即原料羰基化合物/氰化剂所具有氰基为0.80～1.25。

[4].如[1]～[3]的任一项所述的羟腈含有液的制造方法，所述工序3中的计测是对自动取样而得到的反应液进行的。

[5].如[1]～[4]的任一项所述的羟腈含有液的制造方法，所述工序3中的计测是对从反应器取出的反应液进行的。

[6].如[1]～[4]的任一项所述的羟腈含有液的制造方法，所述工序3中的计测是对从反应器取出的反应液进行的，将计测后的反应液返回到反应器中。

[7].如[1]～[6]的任一项所述的羟腈含有液的制造方法，在所述工序3中为了计测摩尔浓度，合并使用了紫外线吸光光度计和折射率计、或合并使用了氰测定计和折射率计。

[8].如[1]～[7]的任一项所述的羟腈含有液的制造方法，所述通式(A)中的R¹为氢原子，R²为脂肪族烃基。

[9].如[1]～[7]的任一项所述的羟腈含有液的制造方法，所述原料羰基化合物为乙醛，羟腈为乳腈。

[10].如[1]～[7]的任一项所述的羟腈含有液的制造方法，所述原料羰基化合物是常压下沸点为25℃以上的成分的含量为300ppm以下的乙醛，羟腈为乳腈。

[11].一种羟腈含有液制造装置，具有：

用于供给原料羰基化合物和氰化剂的供给部，

使供给来的原料反应的反应器，以及

设置在所述反应器内或从所述反应器分支出的流路上的、用于计测反应液中的羰基化合物的摩尔浓度和氰化剂的摩尔浓度中的至少一者的浓度、以及、羟腈的摩尔浓度的计测器。

发明效果

本发明的羟腈含有液的制造方法中，通过计测反应液中各成分的摩尔浓度，将结果用于原料供给的控制，由此能够长期稳定改善羟腈的收率。

具体实施方式

下面对本发明予以具体说明。

[羟腈含有液的制造方法]

本发明的羟腈含有液的制造方法中，可以例示以下反应式。

M(CN)_n+nHX→nHCN+MX_n

nR¹COR²+nHCN→nR¹R²C(OH)(CN)

在此，HX是酸或水，M、n、R¹、R²如后文所述。

本发明的羟腈含有液的制造方法含有下述工序1～4。

工序1：将通式(A)所表示的原料羰基化合物和通式(B)所表示的氰化剂供给反应器的工序，其中将原料羰基化合物和氰化剂中的至少一者连续地进行供给，

工序2：在反应器中使由工序1供给进来的原料羰基化合物和氰化剂反应，而得到反应液的工序，

工序3：对所述反应液中含有的、原料羰基化合物的摩尔浓度和氰化剂的摩尔浓度中的至少一者的浓度、以及羟腈的摩尔浓度进行计测的工序，工序4：基于工序3的结果来控制在工序1中供给到反应器中的原料羰基化合物和氰化剂中的至少一者的摩尔浓度的工序，

通式(A)：R¹COR²

通式(A)中，R¹和R²彼此独立地表示氢原子、可以具有取代基的脂肪族烃基、可以具有取代基的脂环式烃基、可以具有取代基的芳香族烃基、或可以具有取代基的杂环基，

通式(B)：M(CN)_n

通式(B)中，M表示氢原子、碱金属、碱土金属、铁、铜或锌，n表示M的价数。

本发明中，通过工序3计测原料羰基化合物的摩尔浓度和氰化剂的摩尔浓度中的至少一者的浓度、以及羟腈的摩尔浓度，通过工序4，基于该计测结果对工序1中供给反应器中的原料羰基化合物和氰化剂中的至少一者的摩尔浓度进行控制，由此能够长期稳定改善羟腈的收率。

(原料羰基化合物)

所述原料羰基化合物如通式(A)所示。

通式(A)：R¹COR²

通式(A)中，R¹和R²彼此独立地表示氢原子、可以具有取代基的脂肪族烃基、可以具有取代基的脂环式烃基、可以具有取代基的芳香族烃基、或可以具有取代基的杂环基。

所述脂肪族烃基的碳原子数优选为1～30。所述脂环式烃基的碳原子数优选为3～30。所述芳香族烃基的碳原子数优选为6～30。所述杂环基的碳原子数优选为2～30。再者，在这些基团具有取代基的情况，各基团的碳原子数是包含取代基在内的碳原子数。

再者，所述杂环基是指具有含有氮、氧、硫等杂原子而形成的环的基团，本说明书中、具有芳香族性的杂环基不包括在芳香族烃基中而是被包括在杂环基中。

作为所述取代基可以列举出例如，烷基、烯丙基、羟基、羰基、羧基、烷氧基羰基、烷氧基、氟基、氯基、溴基、碘基、氰基、氨基、烷基氨基、氨基甲酰基、烷基氨基甲酰基、亚氨基、N-氧基、N-羟基、重氮基、叠氮基、硝基、亚硝基、磺基、巯基、烷基硫基。在所述基具有取代基的情况，可以在1个基上具有1个取代基，也可以具有2个以上取代基。

作为所述R¹和R²，从更容易发挥本发明的效果的方面、以及与氰化剂之间的反应性优异的方面等来看，优选是氢原子、碳原子数1～6的脂肪族烃基或碳原子数6～14的芳香族烃基、更优选是氢原子或碳原子数1～6的烷基，进而优选是氢原子或碳原子数1～3的烷基。

此外，作为所述R¹和R²，优选R¹为氢原子，并且、R²为脂肪族烃基，特别优选R¹为氢原子，并且、R²为碳原子数1～3的烷基，最优选原料羰基化合物为乙醛。

作为所述羰基化合物，可以列举出例如甲醛、乙醛、丙醛、丁醛等的饱和烷基醛；丙烯醛、甲基丙烯醛等的不饱和醛；苯甲醛、苯乙醛、萘甲醛、邻苯二甲醛等的芳香族醛；3-甲醛吡啶等具有杂环基的醛；丙酮、2-丁酮、2-戊酮、3-甲基-2-丁酮、3-戊酮、3-己酮、2-甲基-3-戊酮、3-庚酮、2-甲基-3-己酮、2,4-二甲基-3-戊酮、苯乙酮、2-壬酮、2-辛酮、2-庚酮、2-己酮、4-甲基-2-戊酮、4-庚酮、环己酮、2,6-二甲基-4-庚酮等的酮。

作为所述羰基化合物，可以使用2种以上，从浓度计测、纯化的容易性方面来看优选单独使用1种。

在一直以来进行的、供给原料时的流量控制中，由于在流路中原料的一部分发生气化等原因，引起供给量变动，通过对以往的方法中作为结果物得到的乳腈含有液等的羟腈含有液进行分析，才知道发生了所述变动，但本发明中，由于在反应中计测反应液中的各浓度，所以能够尽快掌握浓度的变动，对于原料供给阶段中的控制是有用的。本发明特别适合于在流路中原料的一部分气化的可能性高、使用沸点低的羰基化合物的情况，作为原料羰基化合物，可以很好地使用甲醛、乙醛、丙醛、丙酮、丁酮等，从得到的成分的有用性的观点，优选原料羰基化合物为甲醛、乙醛。

作为原料羰基化合物的获得方法，没有特殊限定，只要是能够以工业用、研究用等用途获得即可。此外，作为原料羰基化合物，也可以将以工业用途、研究用途等用途获得的化合物进而纯化后再使用。

本发明人发现了，在通常能够获得的原料羰基化合物中作为杂质存在沸点比该羰基化合物高的成分(以下也记作高沸点成分。)，该高沸点成分成为羟腈含有液中的杂质。此外，在要从羟腈含有液中除去高沸点成分时，需要进行蒸馏等使用热的处理，但为了将高沸点成分与羟腈分离开，需要高温下的处理，该高温会造成羟腈的一部分分解，存在得到的羟腈的量减少等问题。

为此，作为原料羰基化合物，优选预先纯化了的、高沸点成分含量减少了的羰基化合物，更优选是高沸点成分含量减少了的乙醛。

作为所述原料羰基化合物，优选高沸点成分含量为300质量ppm以下，更优选为250质量ppm以下，特别优选为200质量ppm以下。高沸点成分的含量也可以是检测极限以下。

在原料羰基化合物的常压下的沸点小于25℃时，所述高沸点成分指的是常压下沸点为25℃以上的成分，常压下沸点为25℃以上的成分的含量的测定方法如下。即、向具有搅拌机、蒸馏塔、馏出器的玻璃制烧瓶供给原料羰基化合物，在常压下进行简单蒸馏。一边观察蒸馏塔气相部的温度一边进行烧瓶的加热，在气相部的温度整好达到25℃时停止加热，使简单蒸馏结束。简单蒸馏后，秤量在烧瓶内剩下的成分，计算出相对于供给的原料羰基化合物的合计量的质量ppm。

高沸点成分通常是羰基化合物的聚合物、二聚体、三聚体、四聚体等低聚物等，根据羰基化合物的种类不同，高沸点成分也不同。在作为原料羰基化合物使用乙醛时，高沸点成分是指常压下沸点为25℃以上的成分。作为本发明中使用的原料羰基化合物，优选是常压下沸点为25℃以上的成分的含量为300质量ppm以下、更优选为250质量ppm以下、特别优选为200质量ppm以下的乙醛。乙醛中的常压下沸点为25℃以上的成分的含量可以通过上述的常压下沸点为25℃以上的成分的含量的测定方法求出。

再者，所述高沸点成分(原料羰基化合物为乙醛时是沸点为25℃以上的成分)的含量越少越好，所以对其范围的下限没有特殊限定，但如果一定要列举出数值，可以是例如0.1ppm。

通过使用高沸点成分的含量在所述范围的羰基化合物作为原料羰基化合物，可以不进行高温下的纯化就得到高纯度的羟腈含有液，所以能够同时实现高收率化和高纯度化，所以优选。

作为得到所述高沸点成分的含量减少了的羰基化合物的方法，没有特殊限定，可以采用以往公知的方法，但从能够以简便的方法容易地得到高沸点成分含量减少了的羰基化合物等方面来看，优选通过对粗羰基化合物蒸馏，以低沸点成分形式分离，而得到高沸点成分含量减少了的羰基化合物的方法。

作为所述蒸馏的方法，只要是能够将粗羰基化合物中含有的高沸点成分除去就没有特殊限定，只要是工业能够实施的方法即可。作为具体的方法可以列举简单蒸馏、精密蒸馏、薄膜蒸馏等，可以以分批式、半分批式、连续式中的任一种方法进行蒸馏，但优选是半分批式或连续式。

所述蒸馏时的条件，只要是能够将粗羰基化合物中含有的高沸点成分除去即可，没有特殊限定，但在作为所述粗羰基化合物使用粗乙醛的情况，蒸馏温度优选为20～60℃、更优选为30～50℃，蒸馏压力根据与蒸馏温度的关系而定，在所述蒸馏温度下优选为50～300KPaA、更优选为100～250KPaA。蒸馏时间优选为1～300分、更优选为5～150分。

所述蒸馏通常通过蒸馏装置进行。此时有粗羰基化合物中含有的高沸点成分滞留在该装置的底部的倾向。

在所述蒸馏时，从能够更容易地控制蒸馏条件、将粗羰基化合物中含有的高沸点成分减少到所述范围等方面考虑，优选含有从蒸馏装置的底部取出含有高沸点成分的液体的工序。

羰基化合物容易生成高沸点成分。由本发明人的研究可以知道，在与铁制构件接触时，该高沸点成分的生成被促进。

为此，从能够容易地以更高收率得到高纯度的羟腈含有液、更有效发挥将粗羰基化合物纯化的效果等方面考虑，优选使由所述粗羰基化合物纯化的工序得到的纯化羰基化合物在不与铁制构件接触的情况下与氰化剂发生反应。

所述铁制构件是指铁、铁钢制的构件(管、装置等)，不包括SUS等的铁合金(不锈钢)制的构件。

从能够容易地以更高收率得到高纯度的羟腈含有液、更有效发挥将粗羰基化合物纯化的效果等方面考虑，优选将由所述粗羰基化合物纯化的工序得到的纯化羰基化合物直接原样供给反应体系，在所述粗羰基化合物纯化的工序后，优选在24小时以内、更优选12小时以内被用于反应。

(氰化剂)

所述氰化剂如通式(B)所表示。

通式(B)：M(CN)_n

通式(B)中M是氢原子、碱金属、碱土金属、铁、铜或锌，n是M的价数。

作为n，通常是1～3的整数，优选是1或2。

作为所述碱金属可以列举出例如锂、钠、钾、铷、铯。作为所述碱土金属可以列举出例如镁、钙、锶、钡。

作为所述氰化剂，具体的可以列举出HCN、LiCN、NaCN、KCN、RbCN、CsCN、Mg(CN)₂、Ca(CN)₂、Sr(CN)₂、Ba(CN)₂、Fe(CN)₂、Fe(CN)₃、CuCN、Cu(CN)₂、Zn(CN)₂等。作为所述氰化剂，从反应液的pH控制容易，并且能够抑制盐副生的观点来看，优选是HCN(氰化氢)。

作为所述氰化剂，可以1种单独使用，也可以使用2种以上。

作为所述氰化剂没有特殊限定，可以使用能够以工业用途、研究用途等获得的，也可以使用在制造其他化合物时副生出的，还可以使用合成的。例如氰化剂为氰化氢时，还可以使用由氨氧化反应等而副生的氰化氢，也可以使用以甲烷等作为原料而合成的。此外，也可以使氰化钠与硫酸等的强酸发生反应来制造氰化氢。再者，作为所述氨氧化反应可以列举出，由丙烯或丙烷制造丙烯腈的方法。

此外，作为使用的氰化氢等的氰化剂，可以使用通过蒸馏、吸附等而被纯化了的。

(工序1)

本发明的羟腈含有液的制造方法所具有的工序1，是将通式(A)所表示的原料羰基化合物和通式(B)所表示的氰化剂以及根据需要采用的水等的溶剂供给反应器的工序，其中将原料羰基化合物和氰化剂中的至少一者连续地进行供给。

作为原料羰基化合物和氰化剂，使用前述的。

作为所述反应器，只要是能够连续地进行原料供给，使原料羰基化合物和氰化剂发生反应，就无特殊限定，可以使用例如连续槽型反应器、管型反应器、螺杆进料型混合器、静态混合器等。作为所述反应器，优选除了能够连续地进行原料供给以外，还能够将羟腈含有液连续地取出的反应器。此外，作为所述反应器，分批式反应器不能将原料连续地进行供给，所以不能使用。作为所述反应器，由于原料羰基化合物与铁制构件接触就会促进高沸点成分的生成，所以优选铁以外的材质。作为反应器的材质具体的可以列举出铜、钛、镍、不锈钢、モネル(商标)、ハステロイ(商标)、インコネル(商标)、インコロイ(商标)、氟树脂、玻璃、磁器等。

工序1中，优选供给溶剂。作为溶剂可以使用1种或2种以上的溶剂。作为溶剂可以使用水、有机溶剂中的任一种。作为有机溶剂可以列举出醇、羧酸、酯等。作为溶剂优选使用水，使用水时，反应后的羟腈含有液的浓度调整容易，成本方面也优异。

在工序1中向反应器供给溶剂时，对向反应器供给的溶剂的量没有特殊限定，优选以使工序2中反应液中的溶剂量为5～95质量％的量进行供给。在所述范围时，工序2中反应能够有效进行，能够容易地得到所希望浓度的羟腈含有液，所以优选。

再者，溶剂向反应器的供给，可以是仅将溶剂向反应器供给，也可以是与原料羰基化合物、氰化剂、后述的催化剂等一起供给反应器。

原料羰基化合物、氰化剂，在供给反应器时的温度下、在反应器中的温度下是固体时，优选使其在溶剂中溶解或悬浊。

此外，本发明中使用的反应器，为了将原料羰基化合物和氰化剂供给反应器，优选连接导入部。作为所述导入部，通常具有能够一边对向反应器供给的原料羰基化合物的量进行调整一边进行供给的原料羰基化合物导入部、和一边对向反应器供给的氰化剂的量进行调整一边进行供给的氰化剂导入部。

所述导入部通常具有用于对供给的原料羰基化合物或氰化剂的量进行计测的流量计等的供给量计测部。在前述那样的羟腈含有液的制造中，仅靠使用流量计等控制流量，未必能够使供给反应器中的原料的量恒定，但能够通过供给量计测部大致确认原料的量，能够抑制供给量的大幅度变动。

关于供给反应器中的原料羰基化合物和氰化剂的量，原料羰基化合物和氰化剂所具有氰基之间的摩尔比(原料羰基化合物/氰化剂所具有氰基)优选为0.80～1.25、更优选0.90～1.11。

在所述摩尔比的上限以下时，没有必要回收过剩的原料羰基化合物，此外，不容易发生由原料羰基化合物引起的副反应。此外，在所述摩尔比的下限以上时，没有必要回收过剩的氰化剂。从原料的转化率的观点出发，原料羰基化合物和氰化剂所具有氰基之间的摩尔比越接近1越优选，具体的特别优选是0.95～1.05。但原料羰基化合物和氰化剂所具有氰基之间的摩尔比越接近1时，即使不是故意性的供给量的稍微变化，也会使供给到反应器中的原料羰基化合物和氰化剂之间任一者过剩，发生变化。在原料羰基化合物过剩时，需要回收原料羰基化合物，在氰化剂过剩时需要回收氰化剂，在原料羰基化合物和氰化剂所具有氰基之间的摩尔比为接近1时，任一者变为过剩，不稳定，所以需要将两者回收的设备。为此，优选预先使一种原料稍微过剩。具体的特别优选使原料羰基化合物和氰化剂所具有氰基之间的摩尔比(原料羰基化合物/氰化剂所具有氰基)为1.001～1.100。此外，氰化剂所具有氰基和原料羰基化合物之间的摩尔比(氰化剂所具有氰基/原料羰基化合物)特别优选为1.001～1.100。

如上所述，在例如原料羰基化合物过剩时，通过以满足后述的工序3中的要件(1)的方式进行工序4，能够将羟腈的收率保持较高。另一方面，在氰化剂过剩时，通过以满足后述的工序3中的要件(2)的方式进行工序4，能够将羟腈的收率保持较高。

并且通过使一种原料过剩，只要设置回收该过剩成分的设备即可，可以简化制造装置，所以优选。

在所述范围内，通过控制原料羰基化合物和氰化剂之间的摩尔浓度，能够将原料羰基化合物或者氰化剂不大过剩地供给反应器，所以优选。

工序1中，将原料羰基化合物和氰化剂中的至少一者连续地进行供给，但优选将原料羰基化合物和氰化剂这两者连续地进行供给。通过将原料羰基化合物和氰化剂连续地进行供给，容易使反应器中的原料、羟腈的浓度恒定，所以优选。

再者，本发明中连续地进行供给，当然包括不间断地向反应器供给的形态，但也可以是滴加那样的稍微留有间隔。再者，连续地进行供给具体的是指，使供给和供给之间例如为几秒至几分钟那样进行供给。

(工序2)

本发明的羟腈含有液的制造方法所具有工序2，是在反应器中使通过工序1供给进来的原料羰基化合物和氰化剂发生反应而得到反应液的工序。所述反应通常以连续式进行，但也可以以半分批式进行。

工序2中，通过使原料羰基化合物和氰化剂发生反应而得到羟腈。作为所述羟腈优选α-羟腈、特别优选乳腈。即、作为原料羰基化合物特别优选是乙醛。

工序2优选在催化剂的存在下进行。作为所述催化剂，优选使用碱性化合物。所述碱性化合物可以发挥pH调整剂的作用，所以优选。

作为所述碱性化合物，可以列举出有机碱性化合物、无机碱性化合物。作为所述有机碱性化合物，可以列举出胺化合物、季铵盐、碱金属化合物、碱土金属化合物和金属醇盐等碱性化合物。

反应器中的反应液的pH优选为3～7、更优选为4～6、特别优选为5～6。所述催化剂优选是以使反应液的pH在所述范围的量使用。

工序2优选在溶剂的存在下进行。作为溶剂优选工序1中使用的。

此外，工序2，也可以在酸的存在下进行。特别是在作为氰化剂使用氰化氢以外的情况，反应液的pH变高，所以为了使pH在所述范围而优选使用酸。作为酸可以使用硫酸、盐酸、磷酸、乙酸等酸。

反应器中的温度(反应温度)，只要是原料羰基化合物和氰化剂能够很好地进行反应即可，没有特殊限定，通常为0～40℃、优选为0～30℃、更优选为5～25℃、特别优选为10～20℃。

此外，工序2中的平均滞留时间，只要是能够使原料羰基化合物和氰化剂充分反应即可，没有特殊限定，通常为0.1～24小时、优选为0.5～12小时、更优选为1～6小时。

(工序3)

本发明的羟腈含有液的制造方法所具有工序3，是对所述反应液中含有的、原料羰基化合物的摩尔浓度和氰化剂的摩尔浓度中的至少一者的浓度、以及羟腈的摩尔浓度进行计测的工序。

作为反应液中含有的成分的浓度的计测方法，没有特殊限定，既可以通过在反应器中安装用于测定浓度的仪器来计测反应液中的各成分的浓度，也可以通过从反应器取出的反应液来计测各成分的浓度。关于从反应器取出的反应液，在浓度计测后可以扔掉，但将计测后的反应液返回到反应器中，这从生产性的观点出发，优选。再者，浓度计测后，将计测后的反应液不返回到反应器而是直接扔掉，这从进行本发明的制造方法的装置的简便性的观点出发，优选。

所述计测，优选通过对自动取样得到的反应液进行。反应液的取样可以手动进行，但通过规则性地自动取样，能够稳定得到样品。自动取样可以介由例如从反应器向进行计测的机器送液的流路、或者从反应器向进行计测的机器送液、并且在计测后从机器向反应器送液的流路(循环路)来进行。

再者，本发明中的自动是指，在反应器等的制造设备的运转中不需要人参与，机器就自动远转。即、可以在反应开始前的设定、维护等中介入人来进行。

此外，对取样得到的反应液进行摩尔浓度的检测。检测可以手动进行，也可以自动进行，但是优选自动检测。自动检测是指自动对取样得到的反应液进行检测。再者，作为检测时使用的机器可以列举紫外线吸光光度计、氰测定计(氰化物离子测定装置)、折射率计，优选合并使用紫外线吸光光度计和折射率计、或合并使用氰测定计和折射率计。即、工序3中，优选使用例如选自紫外线吸光光度计和氰测定计中至少一者，并且还使用折射率计。

从计测的容易性的观点来看，优选通过紫外线吸光光度计计测原料羰基化合物，通过折射率计计测原料羰基化合物和羟腈的合计的摩尔浓度，根据这样得到的原料羰基化合物的摩尔浓度、以及所述原料羰基化合物和羟腈的合计的摩尔浓度来算出羟腈的摩尔浓度的方法。

此外，优选通过氰测定计计测氰化剂的摩尔浓度、通过折射率计计测氰化剂和羟腈的合计的摩尔浓度，根据这样得到的氰化剂的摩尔浓度、以及所述氰化剂和羟腈的合计的摩尔浓度算出羟腈的摩尔浓度的方法。

本发明中也将自动取样和自动检测一起称作自动计测。即、自动计测是指自动进行反应液的取样、并自动对取样得到的反应液进行检测。

工序3中的计测是自动计测，这会容易地随着时间去掌握原料羰基化合物的摩尔浓度和氰化剂的摩尔浓度中的至少一者的浓度、以及羟腈的摩尔浓度，所以优选。即、在不是自动计测的情况，至少取样和反应液的检测中的一者需要在手动下进行，所以麻烦，在自动计测中，不需要这样的麻烦，所以优选。

此外，根据所述检测的结果求出原料羰基化合物的摩尔浓度和氰化剂的摩尔浓度中的至少一者的浓度、以及羟腈的摩尔浓度，该摩尔浓度的计算可以是手动演算也可以是自动演算，自动演算从计算速度、准确性、麻烦性的观点优选。再者，演算通常预先先求出原料羰基化合物的摩尔浓度和氰化剂的摩尔浓度中的至少一者的浓度、以及羟腈的摩尔浓度与检测物性之间的关系，然后演算。

此外，优选将检测结果、和自动演算结果中的至少一个结果、自动记录。自动记录可以在HDD(机械硬盘)、SSD(固态硬盘)、CD、DVD等的存储介质中作为电子数据记录下来，也可以通过在纸面上等印刷下来而记录，还可以是这两种方法。

此外，工序4中的控制可以是基于自动计测的结果来自动控制。

在将工序3中的原料羰基化合物的摩尔浓度设为M1、氰化剂所具有氰基的摩尔浓度设为M2、羟腈的摩尔浓度设为M3时，优选满足下述要件(1)和(2)的至少一方。

要件(1)：M1/M3为0.001～0.100。

要件(2)：M2/M3为0.001～0.100。

要件(1)中M1/M3优选为0.001～0.050。此外，要件(2)中M2/M3优选为0.001～0.050。

再者，在供给到反应器中的原料羰基化合物与氰化剂所具有氰基之间的摩尔比(原料羰基化合物/氰化剂所具有氰基)为1.001～1.100时，优选满足要件(1)，在供给到反应器中的氰化剂所具有氰基和原料羰基化合物之间的摩尔比(氰化剂所具有氰基/原料羰基化合物)为1.001～1.100时优选满足要件(2)。

如果满足工序3中的要件(1)和(2)的至少一者，则可以在反应液中的原料羰基、氰化剂的任一者都不过剩存在的情况使反应稳定进行。

(工序4)

本发明的羟腈含有液的制造方法所具有工序4是基于工序3的结果、来控制工序1中向反应器中供给的原料羰基化合物和氰化剂中的至少一者的摩尔浓度的工序。

通过具有工序3和4，本发明的羟腈含有液的制造方法能够根据反应液中的浓度变化来快速控制原料的供给量，羟腈的生产性优异。

工序4中优选以满足所述工序3中的要件(1)和(2)中的至少一者的方式控制向反应器中供给的原料羰基化合物和氰化剂中的至少一者的摩尔浓度。

再者，作为控制的具体方法，在工序3中判断为原料羰基化合物过剩时，进行使原料羰基化合物的供给量减少、使氰化剂的供给量增加等的控制。另一方面，在工序3中判断为氰化剂过剩时，进行使氰化剂的供给量减少、使原料羰基化合物的供给量增加等的控制。此外，在工序3中判断为羟腈的摩尔浓度过低时，表示反应没有充分进行，所以可以减少原料羰基化合物和氰化剂的供给量。

(其他工序)

本发明的羟腈含有液的制造方法具有所述工序1～4，还可以具有其他工序(工序1～4以外的工序)。

作为其他工序可以列举出例如，将工序2中得到的反应液回收的工序、调整回收得到的反应液的pH的工序、将回收得到的反应液纯化的工序。

将所述反应液回收的工序，通常是从设置在反应器上的流路回收反应液的工序，回收的速度通常与原料、水等供给反应器中的全部成分的供给量基本同等。全部成分的供给量和反应液的回收量同等时，反应器内存在的反应液的量恒定，所以优选。再者，为了回收反应液而设置的流路，通常是与为了进行工序3而设置的流路是不同的流路。

所述调整回收得到的反应液的pH的工序，是为了使反应液稳定化而进行的工序。具体可以列举出向回收得到反应液中添加pH调整剂的工序。作为pH调整剂可以列举出例如硫酸、盐酸、磷酸、乙酸等的酸。

在反应液中添加pH调整剂后的溶液，优选pH为0.0～5.0，更优选pH为0.5～3.0。

对回收得到的反应液纯化的工序，可以对通过所述回收反应液的工序而得到的反应液进行，也可以对所述经过反应液的pH调整的工序而得到的pH调整了的反应液进行。

将回收得到的反应液纯化的工序，通常是将反应液供给纯化装置、纯化的工序。对纯化装置供给的方法没有特殊限定，可以是连续地进行供给，也可以是断续地进行供给。

作为纯化方法，没有特殊限定，可以采用以往公知的方法等，从能够以简便的方法容易地纯化反应液等方面考虑，优选将反应液供给蒸馏装置进行蒸馏的方法。此外，作为其他方法，也可以使用沸石、活性碳等来吸附原料羰基化合物、氰化剂等，从而将反应液纯化。

作为所述蒸馏的方法，没有特殊限定，只要是可以工业实施的方法即可。作为具体的方法，可以列举出简单蒸馏、精密蒸馏、薄膜蒸馏等，精密蒸馏中，可以列举塔板塔、填充塔的方法等。填充塔的方法，可以列举出使用规整填充物、不规整填充物的方法等。此外，蒸馏的方法可以以分批式、半分批式、连续式中的任一种方法进行，优选半分批式或连续式。

对于所述蒸馏时的条件，没有特殊限定，在作为所述原料羰基化合物使用乙醛、作为所述氰化剂使用氰化氢而得到乳腈的情况，蒸馏温度优选为20～60℃、更优选为30～50℃，蒸馏时间优选为1～300分、更优选为5～150分。蒸馏压力根据与蒸馏温度之间的关系而定，在所述蒸馏温度下优选为0.1～400KPaA、更优选为1～200KPaA。

此外，为了提高羟腈含有液的纯度，优选进行回流。进行回流时的回流比优选为0.1～20、更优选为1～10。回流比在所述范围内时生产效率不会大幅降低，能够提高原料羰基化合物、氰化剂、羟腈、溶剂等各成分的分离率。

所述蒸馏通常通过蒸馏装置进行。此时，原料羰基化合物、氰化剂和溶剂有沸点比羟腈含有液低的倾向，所以目标物羟腈含有液有滞留在该装置的底部的倾向。因此优选将从该装置取出羟腈含有液的出口设置在该装置的底部附近。

再者，本发明的羟腈含有液的制造方法，可以以回收得到的反应液作为羟腈含有液，也可以以pH调整后的反应液作为羟腈含有液，通常将经过所述纯化的反应液作为羟腈含有液。

[羟腈含有液制造装置]

本发明的羟腈含有液制造装置具有：

用于供给原料羰基化合物和氰化剂的供给部，

使供给来的原料反应的反应器，以及

设置在所述反应器内或从所述反应器分支出的流路上的、用于计测反应液中的羰基化合物的摩尔浓度和氰化剂的摩尔浓度中的至少一者的浓度、以及、羟腈的摩尔浓度的计测器。

所述羟腈含有液制造装置，通常反应器上连接着用于回收反应液的流路。此外，羟腈含有液制造装置也可以具有用于前述的调整回收反应液的pH的工序、用于使回收得到的反应液纯化的工序的、pH调整剂添加装置、纯化装置。

羟腈含有液制造装置可以用于上述羟腈含有液的制造方法中。

通过使用羟腈含有液制造装置，能够在不降低生产性的情况下以高收率生成羟腈，由此高效制造羟腈含有液。

实施例

下面示出实施例进而具体说明本发明，但本发明不受它们限定。

[1.乙醛过剩条件下的反应液中的乙醛、氰化氢和乳腈的定量方法]

＜1-1.乙醛的定量方法＞

使用取出的反应液的一部分，通过紫外线吸光光度计求出乙醛特有的波长330nm下的吸光度。根据该吸光度，依照预先求出吸光度和反应液中的乙醛的摩尔浓度之间的关系的标准线来计测反应液中的乙醛的摩尔浓度。

＜1-2.标准线的制作＞

在求出反应液的折射率之前制作以下的标准线。

1)制作水/乳腈的组成比在水100％、乳腈100％之间变化的多种乳腈水溶液，测定各折射率，制作乳腈的摩尔浓度和折射率之间的标准线(标准线A-0)。

2)在所述特定的乳腈水溶液中加入乙醛，制作乙醛的浓度不同的乙醛/乳腈/水的组成液，分别测定折射率。

3)对于乳腈的摩尔浓度与所述2)不同的乳腈水溶液，也与2)同样测定折射率。

4)使用乙醛的摩尔浓度为特定的同一浓度的一组数据，制作乳腈的摩尔浓度和折射率之间的标准线(标准线A-1)。

5)对于乙醛的摩尔浓度与4)浓度不同时的数据，对同一乙醛的各摩尔浓度，同样制作乳腈的摩尔浓度和折射率之间的标准线(标准线A-2～A-X)。

＜1-3.乳腈的定量方法＞

从(A-0～A-X)选择根据所述反应液的紫外线吸光光度计求出的乙醛的摩尔浓度所对应的标准线，或从所述标准线群内插(interpolation)而制作，根据该标准线和反应液的折射率n来定量乳腈的摩尔浓度。

＜1-4.氰化氢的定量方法＞

使用取出的反应液的一部分由氰测定计求出氰浓度。根据预先求出所述氰测定计的氰浓度和氰化氢浓度之间的关系的标准线来计测氰化氢的摩尔浓度。

[2.氰化氢过剩条件下的反应液中的乙醛、氰化氢和乳腈的定量方法]

＜2-1.氰化氢的定量方法＞

使用取出的反应液的一部分由氰测定计求出氰浓度。根据预先求出所述氰测定计的氰浓度和氰化氢浓度之间的关系的标准线来计测氰化氢的摩尔浓度。

＜2-2.标准线的制作＞

在求出反应液的折射率之前制作以下的标准线。

1)使水/乳腈的组成比在水100％、乳腈100％之间变化而制作多种乳腈水溶液，测定各折射率，制作乳腈的摩尔浓度和折射率之间的标准线(标准线B-0)。

2)在所述特定的乳腈水溶液中加入氰化氢，制作氰化氢的浓度不同的氰化氢/乳腈/水的组成液，测定它们各自的折射率。

3)对于乳腈的摩尔浓度与所述2)不同的乳腈水溶液，也与2)同样测定折射率。

4)使用氰化氢的摩尔浓度为特定的同一浓度的一组数据，来制作乳腈的摩尔浓度和折射率之间的标准线(标准线B-1)。

5)对于氰化氢的摩尔浓度是与4)不同的浓度时的数据，对同一氰化氢的各摩尔浓度也同样制作乳腈的摩尔浓度和折射率之间的标准线(标准线B-2～B-X)。

＜2-3.乳腈的定量方法＞

从(B-0～B-X)选择由所述反应液的氰测定计求出的氰化氢的摩尔浓度所对应的标准线，或从所述标准线群内插而制作，由该标准线和反应液的折射率n来定量乳腈的摩尔浓度。

＜2-4.乙醛的定量方法＞

使用取出的反应液的一部分，通过紫外线吸光光度计求出乙醛特有的波长330nm下的吸光度。根据该吸光度，依照预先求出吸光度和反应液中的乙醛的摩尔浓度之间的关系的标准线来计测反应液中的乙醛的摩尔浓度。

[实施例1]

使用科氏流量计(Coriolis Flow Meter)测定乙醛和氰化氢的各流量，以使乙醛/氰化氢的摩尔比为1.01的方式一边用泵进行流量控制一边将乙醛、氰化氢在搅拌下供给具有搅拌机和冷却器的CSTR型的反应器(连续槽型反应器)中。使反应器内的反应温度为15～20℃、使用5质量％的氢氧化钠水溶液调整pH为5～6，以使在该情况下的滞留时间为3小时的方式一边将反应液取出一边进行反应。

再者，作为使用的乙醛，使用预先通过简单蒸馏被纯化的、高沸点成分(常压下沸点为25℃以上的成分)的含量减少到160质量ppm的乙醛。

基于乙醛的摩尔浓度和乳腈的摩尔浓度来控制乙醛和氰化氢的供给量，调整到乙醛/乳腈(摩尔比)＝0.01。

结果、反应开始第10小时后的乙醛的转化率为99.0％、氰化氢的转化率为100.0％，乳腈的收率相对于供给乙醛量为98.9％、相对于供给氰化氢量为100.0％。

进而，第20小时后的乙醛的转化率为99.0％、氰化氢的转化率为100.0％，乳腈的收率相对于供给乙醛量为98.9％、相对于供给氰化氢量为100.0％。

而且，第30小时后的乙醛的转化率为99.0％、氰化氢的转化率为100.0％，乳腈的收率相对于供给乙醛量为98.9％、相对于供给氰化氢量为100.0％。将结果一并示于表1。

由此可知，乙醛的转化率和乳腈的收率总是稳定，乳腈的收率总是高。

[比较例1]

针对取出的反应液的一部分，不进行乙醛的浓度计测和乳腈的浓度计测，不基于所述浓度来控制乙醛和氰化氢的供给量，除此以外与实施例1同样进行反应。

结果、反应开始第10小时后的乙醛的转化率为99.0％、氰化氢的转化率为100.0％，乳腈的收率相对于供给乙醛量为98.9％、相对于供给氰化氢量为100.0％。

进而，第20小时后的乙醛的转化率为98.1％、氰化氢的转化率为100％，乳腈的收率相对于供给乙醛量为97.2％、相对于供给氰化氢量为99.6％。

而且第30小时后的乙醛的转化率为97.0％、氰化氢的转化率为100.0％，乳腈的收率相对于供给乙醛量为95.2％、相对于供给氰化氢量为99.1％。将结果一并示于表1。

由此可知，乙醛的转化率和乳腈的收率不稳定，乳腈的收率随着时间变长而降低。

[实施例2]

使用科氏流量计测定乙醛和氰化氢的各流量，一边以使氰化氢/乙醛的摩尔比为1.01的方式用泵控制流量，一边在搅拌下向具有搅拌机和冷却器的CSTR型的反应器(连续槽型反应器)供给乙醛、氰化氢。一边使反应器内的反应温度为15～20℃、使用5质量％的氢氧化钠水溶液调整pH到5～6，一边以使滞留时间为3小时那样取出反应液一边进行反应。

再者，作为使用的乙醛，使用预先通过简单蒸馏被纯化的、高沸点成分(常压下沸点为25℃以上的成分)的含量减少到160质量ppm的乙醛。

基于氰化氢的摩尔浓度和乳腈的摩尔浓度来控制氰化氢和乙醛的供给量，调整成氰化氢/乳腈(摩尔比)＝0.01。

结果、反应开始第10小时后的氰化氢的转化率为99.0％、乙醛的转化率为100.0％，乳腈的收率相对于供给氰化氢量为98.9％、相对于供给乙醛为100.0％。

进而，第20小时以后的氰化氢的转化率为99.0％、乙醛的转化率为100.0％，乳腈的收率相对于供给氰化氢量为98.9％、相对于供给乙醛量为100.0％。

并且，第30小时后的氰化氢的转化率为99.0％、乙醛的转化率为100.0％，乳腈的收率相对于供给氰化氢量为98.9％、相对于供给乙醛量为100.0％。表2一并示出了结果。

由此可知氰化氢的转化率、乙醛的转化率和乳腈的收率总是稳定、乳腈的收率高。

[比较例2]

针对取出的反应液的一部分，不进行氰化氢的浓度计测和乳腈的浓度计测，不基于所述浓度来控制氰化氢的供给量，除此以外与实施例2同样进行反应。

结果、反应开始第10小时后的氰化氢的转化率为98.9％、乙醛的转化率为100.0％，乳腈的收率相对于供给氰化氢量为98.6％、相对于供给乙醛为100.0％。

进而，第20小时后的氰化氢的转化率为98.0％、乙醛的转化率为100.0％，乳腈的收率相对于供给氰化氢量为97.0％、相对于供给乙醛量为99.6％。

并且，第30小时后的氰化氢的转化率为96.9％、乙醛的转化率为100％，乳腈的收率相对于供给氰化氢量为95.0％、相对于供给乙醛量为98.9％。将结果一并示于表2。

由此可知，氰化氢的转化率和乳腈的收率不稳定，乳腈的收率随着时间变长而降低。

产业可利用性

可以通过本发明的羟腈含有液的制造方法制造的乳腈等的羟腈，作为各种化合物的起始原料是有用的，根据本发明能够有效的以高收率制造高纯度的乳腈等的羟腈或羟腈含有液。

Claims (11)

1.一种羟腈含有液的制造方法，含有下述工序1～4，

工序1：将通式(A)所表示的原料羰基化合物和通式(B)所表示的氰化剂供给反应器的工序，其中将原料羰基化合物和氰化剂中的至少一者连续地进行供给，

工序2：在反应器中使由工序1供给进来的原料羰基化合物和氰化剂反应，而得到反应液的工序，

工序3：对所述反应液中含有的、原料羰基化合物的摩尔浓度和氰化剂的摩尔浓度中的至少一者的浓度、以及羟腈的摩尔浓度进行计测的工序，

工序4：基于工序3的结果来控制在工序1中供给到反应器中的原料羰基化合物和氰化剂中的至少一者的摩尔浓度的工序，

通式(A)：R¹COR²

通式(A)中，R¹和R²彼此独立地表示氢原子、可以具有取代基的脂肪族烃基、可以具有取代基的脂环式烃基、可以具有取代基的芳香族烃基、或可以具有取代基的杂环基，

通式(B)：M(CN)_n

通式(B)中，M表示氢原子、碱金属、碱土金属、铁、铜或锌，n表示M的价数。

2.如权利要求1所述的羟腈含有液的制造方法，在将所述工序3中原料羰基化合物的摩尔浓度设为M1、将氰化剂所具有氰基的摩尔浓度设为M2、将羟腈的摩尔浓度设为M3时，以能够满足下述要件(1)和(2)的至少一者的方式进行工序4，

要件(1)：M1/M3为0.001～0.100，

要件(2)：M2/M3为0.001～0.100。

3.如权利要求1或2所述的羟腈含有液的制造方法，在所述工序1中供给的原料羰基化合物和氰化剂所具有氰基之间的摩尔比，即原料羰基化合物/氰化剂所具有氰基为0.80～1.25。

4.如权利要求1～3的任一项所述的羟腈含有液的制造方法，所述工序3中的计测是对自动取样而得到的反应液进行的。

5.如权利要求1～4的任一项所述的羟腈含有液的制造方法，所述工序3中的计测是对从反应器取出的反应液进行的。

6.如权利要求1～4的任一项所述的羟腈含有液的制造方法，所述工序3中的计测是对从反应器取出的反应液进行的，将计测后的反应液返回到反应器中。

7.如权利要求1～6的任一项所述的羟腈含有液的制造方法，在所述工序3中为了计测摩尔浓度，合并使用了紫外线吸光光度计和折射率计、或合并使用了氰测定计和折射率计。

8.如权利要求1～7的任一项所述的羟腈含有液的制造方法，所述通式(A)中的R¹为氢原子，R²为脂肪族烃基。

9.如权利要求1～7的任一项所述的羟腈含有液的制造方法，所述原料羰基化合物为乙醛，羟腈为乳腈。

10.如权利要求1～7的任一项所述的羟腈含有液的制造方法，所述原料羰基化合物是常压下沸点为25℃以上的成分的含量为300ppm以下的乙醛，羟腈为乳腈。

11.一种羟腈含有液制造装置，具有：

用于供给原料羰基化合物和氰化剂的供给部，

使供给来的原料反应的反应器，以及

设置在所述反应器内或从所述反应器分支出的流路上的、用于计测反应液中的羰基化合物的摩尔浓度和氰化剂的摩尔浓度中的至少一者的浓度、以及、羟腈的摩尔浓度的计测器。