JP2000159695A - カラム中で減圧下での熱不安定性モノマ―の連続蒸留法 - Google Patents

カラム中で減圧下での熱不安定性モノマ―の連続蒸留法

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JP2000159695A
JP2000159695A JP10340042A JP34004298A JP2000159695A JP 2000159695 A JP2000159695 A JP 2000159695A JP 10340042 A JP10340042 A JP 10340042A JP 34004298 A JP34004298 A JP 34004298A JP 2000159695 A JP2000159695 A JP 2000159695A
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monomer
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thermolabile
evaporator
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Dupuy Jacques
デュプイ ジャック
Manfred Winter
ヴィンター マンフレート
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BASF SE
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BASF SE
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カラム中で減圧下での熱不安定性モノマーの
連続蒸留法。 【解決手段】 熱不安定性モノマーを、蒸気または液体
の形でカラムに供給し、熱不安定性モノマーと共に異相
共沸混合物を形成する不活性蒸留助剤を、モノマー供給
物とは別個に、塔底で蒸発器に導入しかつ該蒸発器中で
蒸発させるか、または熱不安定性モノマーと不活性蒸留
助剤とからなるエマルジョンを蒸発器またはカラムに供
給し、共沸混合物を塔頂で凝縮し、かつ該混合物を相分
離器中で分離し、熱不安定性モノマーを除去し、かつ蒸
留助剤をカラムへ返送するか、または所望の場合には蒸
留により後処理し、かつ熱不安定性モノマーよりも高い
沸点を有する成分を塔底から除去することによる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カラム中で減圧下
での熱不安定性モノマーの連続蒸留法に関する。
【0002】
【従来の技術】EP−A0231901は、N−ビニル
ホルムアミドをN−ビニルホルムアミドの分留により精
製する方法を開示している。N−ビニルホルムアミドは
熱不安定性モノマーであり、かつ公知の方法によりカラ
ム中0.5〜30ミリバールの圧力下にホルムアミドの
存在下で分留し、その際、留出液が0.1〜15重量%
のホルムアミド含有量を有するN−ビニルホルムアミド
からなるように蒸留を制御する。前記の蒸留工程によ
り、極めて高い分子量を有するN−ビニルホルムアミド
のホモポリマーを製造できるようなモノマー品質が得ら
れる。前記の方法は、ホルムアミドの不在下でのN−ビ
ニルホルムアミドの分留と比較して、モノマー品質に関
して決定的な利点を提供するが、このようにして製造し
たN−ビニルホルムアミドはまだppm範囲の不純物を
含有している。前記の不純物はいまだ確認されていない
が、しかし、該不純物はポリマーの分子量を制限するの
で重合の妨げとなる。
【0003】熱不安定性モノマーの蒸留により、蒸留中
に蓄積され、かつ蒸留の過程で不利な作用を有する解離
生成物がしばしば形成される。蒸留カラムの閉塞さえ生
じかねない場合もある。他方、熱不安定性モノマーの低
沸点解離生成物は留出液を汚染する可能性がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、熱不安定性モノマーための、改善された蒸留法を提
供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記課題は本発明によ
り、熱不安定性モノマーを、蒸気または液体の形でカラ
ムに供給し、熱不安定性モノマーと共に異相共沸混合物
を形成する不活性蒸留助剤を、モノマー供給物とは別個
に、塔底で蒸発器の中に導入し、かつ該蒸発器中で蒸発
させるか、または熱不安定性モノマーと不活性蒸留助剤
とからなるエマルジョンを塔底の蒸発器またはカラムに
供給し、共沸混合物を塔頂で凝縮し、かつ相分離器中で
熱不安定性モノマーから蒸留助剤を分離し、かつカラム
へ蒸留助剤を返送するか、または所望の場合には蒸留に
より後処理し、かつ熱不安定性モノマーよりも高い沸点
を有する成分を塔底から除去することにより、カラム中
で減圧下での熱不安定性モノマーの連続蒸留法により解
決されることが判明した。
【0006】本発明の目的にとっての熱不安定性モノマ
ーは、蒸留中に分解するモノエチレン性不飽和モノマー
である。熱不安定性モノマーの蒸留はしばしば、ppm
の範囲であっても、蒸留したモノマーの重合の妨げとな
る不純物を形成する。このようなモノマーは例えば、N
−ビニルカルボキサミドを含む。これらは例えば、環式
構造、例えばN−ビニルピロリドンまたは置換されたN
−ビニルピロリドンを有するか、あるいはこれらは、例
えば以下の式:
【0007】
【化1】
【0008】[式中、R1およびR2は、同じか、または
異なっていてもよく、かつ水素またはC1〜C6−アルキ
ルである]により記載される開鎖構造を有していてもよ
い。この種のモノマーの例は、N−ビニルホルムアミド
(式I中でR1=R2=H)、N−ビニル−N−メチルホ
ルムアミド、N−ビニルアセトアミド、N−ビニル−N
−メチルアセトアミド、N−ビニル−N−エチルアセト
アミド、N−ビニル−N−メチルプロピオンアミドおよ
びN−ビニルプロピオンアミドである。本発明による方
法は特に高純度のN−ビニルホルムアミドの製造に適切
である。
【0009】有利には熱不安定性モノマーを液体の形で
カラムに供給する。本発明による方法の有利な実施態様
では、熱不安定性モノマーと異相共沸混合物を形成する
不活性蒸留助剤を塔底で、モノマー供給物とは別個に、
蒸発器に導入する。しかし熱不安定性モノマーと不活性
蒸留助剤とから微細に分散したエマルジョンを製造し、
かつ該エマルジョンを塔底の蒸発器またはカラムにポン
プで輸送することもまた可能である。熱不安定性モノマ
ーと不活性蒸留助剤とからなるエマルジョンは、例えば
出発成分に高い剪断力を適用することにより得られる。
前記のエマルジョンは、例えばウルトラ−ツラックス(U
ltra-Turrax)を用いて製造してもよい。こうして該混合
物は蒸発器またはカラムにポンプで導入するために十分
な安定性を有する。
【0010】カラム内での熱分離工程のために必要なエ
ネルギーは、蒸留助剤を塔底の蒸発器を用いて蒸発させ
ることにより系内に導入する。塔底の温度は例えば、5
0〜140℃、有利には80〜110℃であり、その
際、蒸留中の塔頂圧力は例えば、0.1〜100ミリバ
ールである。熱不安定性モノマーよりも高い沸点を有す
る成分をカラム内で液相で収集する。該成分を連続的に
塔底から蒸留助剤の一部と共に排出し、かつ新鮮な蒸留
助剤の添加により連続的に交換する。蒸留助剤は気体ま
たは液体の形で蒸発器内へ、または所望の場合には液体
形でカラム内へ計量供給することができる。乳化装置を
使用する場合には、精製するべき熱不安定性モノマーを
不活性蒸留助剤と共にエマルジョンの形にし、かつ該エ
マルジョンを蒸発器またはカラム内へポンプで輸送する
ことができる。しかし有利には、熱不安定性モノマーお
よび不活性蒸留助剤を別々にカラムまたは蒸発器内へポ
ンプで輸送する。精製するべきモノマーと共に異相共沸
混合物を形成する不活性蒸留助剤を、熱不安定性モノマ
ーの重量部に対して、例えば0.01〜10重量部、有
利には0.5〜2重量部使用する。
【0011】使用される不活性蒸留助剤は、例えば分子
中に8〜18個の炭素原子を有する炭化水素またはこれ
らの混合物である。該炭化水素は有利には飽和されてお
り、かつ直鎖状または分枝鎖状であってもよい。特に有
利な蒸留助剤は、分子中に10〜15個の炭素原子を有
する飽和炭化水素またはこれらの混合物である。炭化水
素の選択はある程度、精製するべきモノマーの沸点に基
づいている。従って例えば、N−ビニルホルムアミドの
蒸留においては、n−ドデカンまたはドデカンの異性体
混合物を蒸留助剤として使用する。
【0012】精製するべき熱不安定性モノマーは、高沸
点成分および低沸点成分の両方を含有していてもよい。
従って例えば、ホルミルアラニンニトリルの熱分解によ
り製造することができ、かつホルミルアラニンニトリル
を40重量%まで含有している粗製N−ビニルホルムア
ミドを、本発明の方法により精製することができる。
【0013】カラム内での熱分離工程は例えば、通常の
蒸留で実施することができる。留出液の組成は、実質的
に還流比およびカラム内の理論段数に依存する。カラム
内の理論段数は例えば、10〜60、有利には25〜4
0である。還流比は例えば0.5:1〜4:1、有利に
は1:1〜2:1に設定する。熱不安定性モノマーおよ
び蒸留助剤からなる共沸混合物を塔頂で凝縮させ、かつ
相分離器に収集し、該分離器内で2相への分離を行う。
熱不安定性モノマーを連続的あるいはバッチ式のいずれ
かで分離器から除去し、このことはカラムへ返送する蒸
留助剤も同様であり、または所望の場合には蒸留により
後処理する。熱不安定性モノマーよりも高い沸点を有す
る成分を塔底から除去する。
【0014】本発明の方法は、N−ビニルホルムアミド
を精製するために特に有利に使用される。N−ビニルホ
ルムアミドの精留のための公知の方法と比較して、本方
法の利点は特に、本方法により特に高い分子量のポリマ
ーに製造することができるモノマー品質が得られること
である。従って例えば、本発明により蒸留したN−ビニ
ルホルムアミドの油中水型エマルジョン重合により、2
40を上回るフィケンチャーのK値(25℃で濃度5重
量%の塩化ナトリウム水溶液中で測定、pH=7および
ポリマー濃度0.1重量%)を有するポリ−N−ビニル
ホルムアミドが生じる。このように高い分子量を有する
N−ビニルホルムアミドのポリマーの製造は困難であ
る。というのは数ppmの不純物でさえ、N−ビニルホ
ルムアミドの重合に著しい影響を与えることがあるから
である。
【0015】本発明による方法では、高沸点副生成物を
塔底から不活性蒸留助剤の一部および場合により少量の
熱不安定性モノマーと共に排出する。塔底の熱不安定性
モノマーの量は例えば5重量%までであり、かつ有利に
は0.01〜1重量%の範囲である。塔底から、および
また相分離後の留出液からの不活性蒸留助剤は、カラム
に戻してもよいし、または分留により回収して再度本発
明による方法で使用してもよい。
【0016】
【実施例】カラムは直径40mmおよび長さ2000m
mを有する。該カラムは表面積750m2/m3を有する
ステンレススチールからなる織物充填物を有する。カラ
ムの充填物は理論段約25に相当する。塔頂には、20
℃の水で運転される凝縮器および相分離器が備えられて
いた。蒸発器の660mm上方で、70℃に予熱してお
いた粗製N−ビニルホルムアミド300g/hをカラム
へ導入した。粗製N−ビニルホルムアミドは、ホルミル
アラニンニトリルの熱分解により製造され、かつホルミ
ルアラニンニトリル25重量%を含有していた。n−ド
デカン50g/hを連続的に塔底に供給した。熱の供給
は、塔底で流下薄膜型蒸発器を用いて行った。塔頂圧力
を2ミリバールに設定した。2:1の還流比で凝縮液9
00g/hが得られた。該凝縮液を相分離器で2相に分
離した。N−ビニルホルムアミド225g/hが下の
(モノマーの)相として得られ、該相はn−ドデカン2
%および未確認副生成物0.1%を含有していた。上相
は、n−ドデカン約95%からなり、かつN−ビニルホ
ルムアミド約5%および0.1%より少ない、別の未確
認副生成物を含有していた。該相をランバックとして塔
頂へ返送した。
【0017】凝縮器温度20℃および塔頂圧力2ミリバ
ールで凝縮されない材料を、−80℃の下流冷却トラッ
プで凝縮し、かつ別々に排出した。
【0018】定常状態の運転で、圧力9ミリバールおよ
び温度69℃で塔底に生成物約125g/hが得られ、
該生成物を2相に分離した。下相(85g)は、ホルミ
ルアラニンニトリル約90%、n−ドデカン2%および
その他の未確認副生成物8%未満までからなっていた。
上相は、n−ドデカン約94%、ホルミルアラニンニト
リル5%およびその他の未確認副生成物1%を含有して
いた。
【0019】塔頂の相分離器内で得られるモノマー相
は、重合のために直接使用することができる。少量のn
−ドデカンは実質的に重合の過程で妨げとなることはな
い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マンフレート ヴィンター ドイツ連邦共和国 ディッテルスハイム− ヘスロッホ ガルテンシュトラーセ 18 Fターム(参考) 4C069 AB12 BA03 BC12 4H006 AA02 AD11 AD12 AD16 BB11 BC51 BC52 BV12 BV23

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カラム中で減圧下での熱不安定性モノマ
    ーの連続蒸留法において、該方法は、 熱不安定性モノマーを、蒸気または液体の形でカラムに
    供給し、 熱不安定性モノマーと共に異相共沸混合物を形成する不
    活性蒸留助剤を、モノマー供給物とは別個に、塔底で蒸
    発器に導入し、かつ該蒸発器中で蒸発させるか、または
    熱不安定性モノマーと不活性蒸留助剤とからなるエマル
    ジョンを蒸発器またはカラムに供給し、 共沸混合物を塔頂で凝縮し、かつ該混合物を相分離器中
    で分離し、熱不安定性モノマーを除去し、かつ蒸留助剤
    をカラムへ返送するか、または所望の場合には蒸留によ
    り後処理し、かつ熱不安定性モノマーよりも高い沸点を
    有する成分を塔底から除去することからなることを特徴
    とする、カラム中で減圧下での熱不安定性モノマーの連
    続蒸留法。
  2. 【請求項2】 蒸留中の塔頂での圧力が0.1〜100
    ミリバールである、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 使用される蒸留助剤が、分子中に8〜1
    8個の炭素原子を有する炭化水素またはその混合物であ
    る、請求項1または2記載の方法。
  4. 【請求項4】 使用される蒸留助剤がドデカンである、
    請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
  5. 【請求項5】 使用される熱不安定性モノマーが、N−
    ビニルカルボキサミドである、請求項1から4までのい
    ずれか1項記載の方法。
  6. 【請求項6】 使用される熱不安定性モノマーが、N−
    ビニルホルムアミドである、請求項1から5までのいず
    れか1項記載の方法。
  7. 【請求項7】 使用される熱不安定性モノマーが、N−
    ビニルピロリドンである、請求項1から5までのいずれ
    か1項記載の方法。
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