JP2000319225A - Production of methacrylic acid alkyl ester - Google Patents

Production of methacrylic acid alkyl ester

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JP2000319225A
JP2000319225A JP12302399A JP12302399A JP2000319225A JP 2000319225 A JP2000319225 A JP 2000319225A JP 12302399 A JP12302399 A JP 12302399A JP 12302399 A JP12302399 A JP 12302399A JP 2000319225 A JP2000319225 A JP 2000319225A
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alcohol
mass
reaction
mol
product
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Shuhei Otsuka
修平 大塚
Akira Ogawa
朗 小川
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently obtain the subject compound at a high reaction rate by carrying out a transesterification reaction while distilling a by-product alcohol. SOLUTION: In this method for producing the objective compound by performing the transesterification reaction of a methacrylic acid ester with an alkyl alcohol by a batch operation, a vapor rate of by-product alcohol defined by the equation [L/h.nol]=(D+Q)/MROH×R×T/(P×F) D is mass [g/h] of the by-product alcohol in a distillate per unit; Q is mass [g/h] of the by- product in a reflux per unit; MROH is molecular weight [g/mol] of by-product alcohol; R is a gas constant (8.31) [J/mol.K]; T is a temperature [K] of the top of the column; P is pressure [kPa] at the top of the column; F is a fed mol amount [mol] of the raw material alcohol) is 25-200 L/h.mol is 25-200 L/h.mol to perform the reaction.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はメタクリル酸エステ
ルとアルキルアルコールとのエステル交換反応によりメ
タクリル酸アルキルエステルを製造する方法に関する。
The present invention relates to a method for producing an alkyl methacrylate by a transesterification reaction between a methacrylate and an alkyl alcohol.

【0002】[0002]

【従来の技術】メタクリル酸の低級脂肪族アルコールの
エステルとアルキルアルコールとを触媒の存在下でエス
テル交換反応させてメタクリル酸アルキルエステルを製
造する方法において、副生する低級アルコール(本発明
において副生アルコールという。)を蒸留する方法が文
献に記載されている。また、副生アルコールと原料のメ
タクリル酸エステルとが共沸組成物を形成する場合に、
該共沸組成物の共沸温度よりも共沸温度の低い共沸組成
物を副生アルコールと形成する溶媒を用いて共沸蒸留す
ることにより、副生アルコールを反応系外に留出させな
がら目的とするメタクリル酸アルキルエステルを製造す
る方法も文献に記載されている。
2. Description of the Related Art In a method for producing an alkyl methacrylate by subjecting an ester of a lower aliphatic alcohol of methacrylic acid and an alkyl alcohol to a transesterification reaction in the presence of a catalyst, a lower alcohol produced as a by-product (in the present invention, a by-product) is produced. Methods for distilling alcohols) have been described in the literature. Further, when the by-product alcohol and the raw material methacrylate form an azeotropic composition,
The azeotropic composition having an azeotropic temperature lower than the azeotropic temperature of the azeotropic composition is subjected to azeotropic distillation using a solvent that forms with the by-product alcohol, thereby distilling the by-product alcohol out of the reaction system. Methods for producing the desired alkyl methacrylate are also described in the literature.

【0003】このような先行文献としては、例えば、特
開昭58−170730号公報、特開昭61−5094
0号公報、特開昭61−56155号公報、特開昭63
−287748号公報、特開平2−101042号公
報、特開平2−101043号公報、特開平6−949
5号公報、特開平6−256260号公報、特開平9−
183751号公報等が挙げられる。
[0003] Such prior art documents include, for example, JP-A-58-170730 and JP-A-61-5094.
0, JP-A-61-56155, JP-A-63-56155
JP-287748, JP-A-2-101042, JP-A-2-01043, JP-A-6-949
No. 5, JP-A-6-256260, JP-A-9-206
No. 183751 and the like.

【0004】また特開平2−101044号公報には、
平衡反応であるエステル交換反応の反応速度を向上させ
る目的で、反応器内の副生アルコールを低減するための
蒸発量を所定量以上確保する旨が記載されている。
[0004] Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-101444 discloses that
It is described that, for the purpose of improving the reaction rate of the transesterification reaction which is an equilibrium reaction, a predetermined amount or more of evaporation is secured to reduce by-product alcohol in the reactor.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】反応速度を向上させて
操業時間を短縮することは製造コストを低減させる上で
非常に重要であるが、特開平2−101044号公報に
は副生アルコールの抜き出し量や抜き出し量を調節する
ための条件については全く記載されていない。そのた
め、反応の操作条件は操作する者の感に頼らざるを得
ず、速い反応速度で効率的にエステル交換反応を実施す
るための最適な条件で操作されていなかった。
It is very important to shorten the operation time by increasing the reaction rate in order to reduce the production cost. However, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-101444 discloses extraction of by-product alcohol. There is no description of the conditions for adjusting the amount or withdrawal amount. Therefore, the operation conditions of the reaction have to rely on the feeling of the operator, and the operation has not been performed under the optimal conditions for efficiently performing the transesterification at a high reaction rate.

【0006】従って本発明の目的は、メタクリル酸エス
テルとアルキルアルコールとのエステル交換反応を回分
操作で実施するメタクリル酸アルキルエステルの製造方
法において、速い反応速度で効率的にメタクリル酸アル
キルエステルを製造する方法を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing an alkyl methacrylate in which a transesterification reaction between a methacrylate and an alkyl alcohol is carried out in a batch operation to efficiently produce an alkyl methacrylate at a high reaction rate. It is to provide a method.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、メタクリル酸
エステルとアルキルアルコールとのエステル交換反応を
回分操作で実施するメタクリル酸アルキルエステルの製
造方法において、式(1)で定義する副生アルコール蒸
気速度が25〜200L/h・molとなる条件で副生
アルコールを蒸留しながらエステル交換反応を行うこと
を特徴とするメタクリル酸アルキルエステルの製造方法
である。 副生アルコール蒸気速度[L/h・mol]=(D+Q)/MROH×R×T/ (P×F) (1) D:単位時間当たりの留出液中の副生アルコール質量
[g/h] Q:単位時間当たりの還流液中の副生アルコール質量
[g/h] MROH:副生アルコールの分子量[g/mol] R:気体定数(8.31)[J/mol・K] T:塔頂温度[K] P:塔頂圧力[kPa] F:原料アルコールの仕込みモル量[mol]
According to the present invention, there is provided a method for producing an alkyl methacrylate in which a transesterification reaction between a methacrylic ester and an alkyl alcohol is carried out in a batch operation. This is a method for producing an alkyl methacrylate, wherein a transesterification reaction is performed while distilling a by-product alcohol at a rate of 25 to 200 L / h · mol. By-product alcohol vapor rate [L / h · mol] = (D + Q) / M ROH × R × T / (P × F) (1) D: Mass of by-product alcohol in distillate per unit time [g / h] Q: Mass of by-product alcohol in reflux liquid per unit time [g / h] M ROH : Molecular weight of by-product alcohol [g / mol] R: Gas constant (8.31) [J / mol · K] T: overhead temperature [K] P: overhead pressure [kPa] F: charged molar amount of raw material alcohol [mol]

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明において、エステル交換反
応の原料であるメタクリル酸エステルは、もう一方の原
料であるアルキルアルコールとエステル交換反応可能な
ものであれば特に限定されないが、通常は低級アルコー
ルのメタクリル酸エステルが用いられる。このようなメ
タクリル酸エステルとしては、例えば、メタクリル酸メ
チル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メ
タクリル酸ブチル等が挙げられるが、特にメタクリル酸
メチルが好ましい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, the methacrylic acid ester as a raw material for a transesterification reaction is not particularly limited as long as it can be transesterified with an alkyl alcohol as another raw material. Is used. Examples of such a methacrylate include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, butyl methacrylate, and the like, with methyl methacrylate being particularly preferred.

【0009】エステル交換反応の原料であるアルキルア
ルコールは、目的とするメタクリル酸アルキルエステル
に対応するものが用いられる。例えば、イソブチルメタ
クリレートを製造する場合はイソブチルアルコール、2
−エチルヘキシルメタクリレートを製造する場合は2−
エチルヘキシルアルコール、シクロヘキシルメタクリレ
ートを製造する場合はシクロヘキシルアルコールが用い
られる。
As the alkyl alcohol which is a raw material for the transesterification reaction, one corresponding to the target alkyl methacrylate is used. For example, when producing isobutyl methacrylate, isobutyl alcohol, 2
-When producing ethylhexyl methacrylate, 2-
When producing ethylhexyl alcohol and cyclohexyl methacrylate, cyclohexyl alcohol is used.

【0010】メタクリル酸エステルの使用量は、アルキ
ルアルコールに対して通常1〜10倍モル、好ましくは
1.2〜5倍モルである。メタクリル酸エステルが多く
なると反応速度が速くなり、少ないほど反応器容積当た
りの生産性が向上する。
The amount of the methacrylic acid ester to be used is generally 1 to 10 moles, preferably 1.2 to 5 moles, per mole of the alkyl alcohol. As the amount of methacrylate increases, the reaction rate increases, and as the amount decreases, the productivity per reactor volume increases.

【0011】通常、エステル交換反応には触媒が用いら
れる。このような触媒としては、例えば、テトラメトキ
シチタン、ジブチル錫オキサイド、ジオクチル錫オキサ
イド等が挙げられる。触媒の使用量は、通常、メタクリ
ル酸エステルとアルキルアルコールの総質量の0.01
〜2%の範囲であり、好ましくは0.02〜1%の範囲
である。
Usually, a catalyst is used in the transesterification reaction. Examples of such a catalyst include tetramethoxytitanium, dibutyltin oxide, dioctyltin oxide and the like. The amount of the catalyst used is usually 0.01% of the total mass of the methacrylic acid ester and the alkyl alcohol.
To 2%, preferably 0.02 to 1%.

【0012】本発明においてエステル交換反応に用いら
れる反応装置の形式は、回分操作で反応が実施でき、反
応の際に蒸留が行えるものであれば特に限定されない。
このような反応装置としては、例えば、蒸留塔の付いた
回分式反応槽が挙げられる。蒸留塔の形式は特に限定さ
れず、トレイ型や充填塔型等が利用できる。
In the present invention, the type of the reaction apparatus used for the transesterification reaction is not particularly limited as long as the reaction can be carried out in a batch operation and distillation can be carried out during the reaction.
As such a reaction apparatus, for example, a batch-type reaction tank equipped with a distillation column can be mentioned. The type of the distillation column is not particularly limited, and a tray type, a packed column type, or the like can be used.

【0013】エステル交換反応の反応圧力は減圧、常圧
および加圧下のいずれでもよいが、重合あるいは副反応
を抑制するためには減圧下が好ましく、特に好ましくは
10〜100kPaの範囲である。反応温度は、その反
応圧力における反応系の沸点により定まるが、好ましく
は333K〜423Kである。
The reaction pressure of the transesterification reaction may be any of reduced pressure, normal pressure and increased pressure, but is preferably reduced pressure, particularly preferably 10 to 100 kPa, in order to suppress polymerization or side reactions. The reaction temperature is determined by the boiling point of the reaction system at the reaction pressure, and is preferably 333K to 423K.

【0014】本発明では、エステル交換反応の際に副生
アルコールを蒸留により除去するが、その際には副生ア
ルコールが反応系から除去される速度の指標である前記
式(1)で定義される副生アルコールの蒸気速度を25
〜200L/h・molとすることが重要である。反応
の進行を阻害しない程度に反応系から副生アルコールを
除去するためには副生アルコールの蒸気速度は30L/
h・mol以上が好ましい。ただし、反応で生成する副
生アルコールの生成速度より副生アルコールの蒸気速度
が大きくなると、反応律速の状態となり副生アルコール
だけでなく原料成分も反応系から除去される可能性があ
り、また副生アルコールを除去する設備が過剰に大きく
なることから、副生アルコールの蒸気速度は150L/
h・mol以下が好ましい。
In the present invention, the by-product alcohol is removed by distillation during the transesterification reaction. In this case, the by-product alcohol is defined by the above formula (1) which is an index of the rate at which the by-product alcohol is removed from the reaction system. The by-product alcohol vapor rate to 25
It is important to set it to 200200 L / h · mol. In order to remove the by-product alcohol from the reaction system so as not to hinder the progress of the reaction, the vapor speed of the by-product alcohol is 30 L /
h · mol or more is preferable. However, if the vapor rate of the by-product alcohol is higher than the rate of production of the by-product alcohol produced by the reaction, the reaction is in a rate-limiting state, and not only the by-product alcohol but also the raw material components may be removed from the reaction system. Since the equipment for removing raw alcohol becomes excessively large, the vapor speed of by-product alcohol is 150 L /
h · mol or less is preferable.

【0015】副生アルコールの蒸気速度は、蒸留塔のサ
イズあるいは能力を変えること等により、前記式(1)
のパラメータであるD、Q、TおよびPを増減させて調
節することができる。
The vapor speed of the by-product alcohol can be determined by changing the size or capacity of the distillation column, for example, by the above formula (1).
The parameters D, Q, T and P can be adjusted by increasing or decreasing.

【0016】蒸留において、副生アルコールと未反応の
原料メタクリル酸エステルが共沸組成を形成する場合
は、共沸蒸留により副生アルコールを系外に取り出して
もよいが、この共沸温度より低い温度で副生アルコール
と共沸組成を形成する溶媒を添加して共沸物として反応
系外へ除去することもできる。
In the distillation, when the by-product alcohol and the unreacted raw material methacrylate form an azeotropic composition, the by-product alcohol may be taken out of the system by azeotropic distillation. A solvent that forms an azeotropic composition with the by-product alcohol at a temperature can be added and removed as an azeotrope outside the reaction system.

【0017】エステル交換反応に際しては、反応系の重
合を抑制するために通常は重合防止剤を添加する。重合
防止剤は特に限定されないが、例えば、ハイドロキノ
ン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、フェノチアジ
ン、N,N’−ジ−2−ナフチル−p−フェニレンジア
ミン(以下、NFという。)等が挙げられる。重合防止
剤の添加量は、反応液の質量の0.001〜2%が好ま
しい。重合防止剤が少なすぎると重合抑制の効果が充分
でなく、多すぎると重合防止剤が目的生成物であるメタ
クリル酸アルキルエステルから十分分離できず、得られ
たメタクリル酸アルキルエステルを重合体の原料単量体
として使用する際に重合が阻害される等の悪影響を及ぼ
す。
In the transesterification reaction, a polymerization inhibitor is usually added to suppress the polymerization of the reaction system. The polymerization inhibitor is not particularly limited, and examples thereof include hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, phenothiazine, N, N'-di-2-naphthyl-p-phenylenediamine (hereinafter, referred to as NF). The addition amount of the polymerization inhibitor is preferably 0.001 to 2% of the mass of the reaction solution. If the amount of the polymerization inhibitor is too small, the effect of inhibiting the polymerization is not sufficient.If the amount is too large, the polymerization inhibitor cannot be sufficiently separated from the target product alkyl methacrylate, and the obtained alkyl methacrylate is used as a raw material of the polymer. When used as a monomer, it has adverse effects such as inhibition of polymerization.

【0018】また、酸素または酸素と不活性気体の混合
物、例えば、空気、酸素とアルゴンの混合気体等を全反
応時間にわたり反応液および/または反応液面上に導入
すると、原料のメタクリル酸エステルや生成するメタク
リル酸アルキルエステルの重合抑制効果がさらに向上す
る。
When oxygen or a mixture of oxygen and an inert gas, such as air, a mixed gas of oxygen and argon, or the like is introduced into the reaction solution and / or the surface of the reaction solution over the entire reaction time, the starting material methacrylate or The effect of inhibiting polymerization of the resulting alkyl methacrylate is further improved.

【0019】[0019]

【実施例】以下、実施例を用いて本発明を更に詳細に説
明する。反応混合物中の各化合物の質量はガスクロマト
グラフィを用いて分析した。副生アルコール蒸気速度は
前記の通りであり、転化率は次式により求めた。 転化率[%]={1−(CROH/MROH)/(CROH/M
ROH+CRMA/MRMA)}×100 CROH:反応液中の原料アルコールの割合[質量%] CRMA:反応液中のメタクリル酸アルキルエステルの割
合[質量%] MROH:原料アルコールの分子量[g/mol] MRMA:メタクリル酸アルキルエステルの分子量[g/
mol]
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. The mass of each compound in the reaction mixture was analyzed using gas chromatography. The by-product alcohol vapor rate was as described above, and the conversion was determined by the following equation. Conversion [%] = {1- (C ROH / M ROH ) / (C ROH / M
ROH + C RMA / M RMA )} × 100 C ROH : Ratio of raw material alcohol in reaction liquid [% by mass] C RMA : Ratio of alkyl methacrylate in reaction liquid [% by mass] M ROH : Molecular weight of raw material alcohol [ g / mol] M RMA : molecular weight of alkyl methacrylate [g / mol]
mol]

【0020】[実施例1]攪拌翼、温度計の付いたガラ
ス製3Lフラスコに原料としてイソブチルアルコール
(以下、IBOHという。)444.7g(6.0mo
l)およびメタクリル酸メチル(以下、MMAとい
う。)1201.4gを投入し、触媒としてテトラメト
キシチタン0.516g、重合防止剤としてNFを0.
085gを加え、このフラスコを蒸留塔、冷却装置、液
分配器を備えた蒸留装置に取り付けた。蒸留塔は内径3
5mmのガラス製20段オールダーショウ蒸留塔を用い
た。
Example 1 444.7 g (6.0 mo) of isobutyl alcohol (hereinafter referred to as IBOH) as a raw material in a glass 3L flask equipped with a stirring blade and a thermometer.
l) and 1201.4 g of methyl methacrylate (hereinafter referred to as MMA), 0.516 g of tetramethoxytitanium as a catalyst, and 0.1% of NF as a polymerization inhibitor.
085 g was added, and the flask was attached to a distillation column equipped with a distillation column, a cooling device, and a liquid distributor. The distillation column has an inner diameter of 3
A 5 mm glass 20-stage Oldershaw distillation column was used.

【0021】オイルバスによりフラスコを加熱し反応を
開始した。反応は大気圧下で行った。系内で生成するメ
タノール(分子量32.04g/mol)は、蒸留塔下
部から10段目が338K〜343Kになるように還流
比1〜20に調整し、塔頂からメタノールとメタクリル
酸メチルの共沸物を留出させた。IBOHの転化率が9
9%となるのに反応開始から2時間かかり、そのときの
反応液の組成はメタノール0.4質量%、MMA40質
量%、IBOH0.3質量%、イソブチルメタクリレー
ト(以下、IBMAという。)59.3質量%であっ
た。反応中の単位時間当たりの留出液中の副生メタノー
ル質量は92g/h、単位時間当たりの還流液中の副生
メタノール質量は198g/h、蒸留塔の塔頂温度は3
37.6K、塔頂圧力は100kPaであり、副生メタ
ノールの蒸気速度は42L/h・molであった。ま
た、塔頂から留出したメタノールとメタクリル酸メチル
の共沸物の平均組成は、メタノール77.2質量%、M
MA22.8質量%であった。
The reaction was started by heating the flask with an oil bath. The reaction was performed at atmospheric pressure. The methanol (molecular weight 32.04 g / mol) generated in the system was adjusted to a reflux ratio of 1 to 20 so that the 10th stage from the bottom of the distillation column became 338 K to 343 K, and methanol and methyl methacrylate were co-existed from the top of the column. The boil was distilled off. IBOH conversion of 9
It takes 2 hours from the start of the reaction to reach 9%. At that time, the composition of the reaction solution is 0.4% by mass of methanol, 40% by mass of MMA, 0.3% by mass of IBOH, and isobutyl methacrylate (hereinafter referred to as IBMA) 59.3. % By mass. The mass of by-product methanol in the distillate per unit time during the reaction was 92 g / h, the mass of by-product methanol in the reflux solution per unit time was 198 g / h, and the top temperature of the distillation column was 3 g / h.
At 37.6 K, the overhead pressure was 100 kPa, and the vapor rate of by-product methanol was 42 L / h · mol. The average composition of the azeotrope of methanol and methyl methacrylate distilled from the top was 77.2% by mass of methanol, M
MA was 22.8% by mass.

【0022】[実施例2]蒸留塔を内径40mmのもの
に交換して実施例1と同様に反応を行ったところ、IB
OHの転化率が99%を超すのに反応開始から1時間4
5分かかり、そのときの反応液の組成はメタノール0.
5質量%、MMA39.2質量%、IBOH0.2質量
%、IBMA60.1質量%であった。反応中の単位時
間当たりの留出液中の副生メタノール質量は105g/
h、単位時間当たりの還流液中の副生メタノール質量は
279g/h、蒸留塔の塔頂温度は337.5K、塔頂
圧力は100kPaであり、副生メタノールの蒸気速度
は56L/h・molであった。また、塔頂から留出し
たメタノールとメタクリル酸メチルの共沸物の平均組成
は、メタノール77.9質量%、MMA22.1質量%
であった。
Example 2 The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the distillation column was replaced with one having an inner diameter of 40 mm.
One hour from the start of the reaction even though the conversion of OH exceeds 99% 4
It took 5 minutes, and the composition of the reaction solution at that time was 0.1 ml of methanol.
5% by mass, MMA 39.2% by mass, IBOH 0.2% by mass, and IBMA 60.1% by mass. The amount of by-product methanol in the distillate per unit time during the reaction was 105 g /
h, the by-product methanol mass in the reflux liquid per unit time is 279 g / h, the top temperature of the distillation column is 337.5 K, the top pressure is 100 kPa, and the vapor rate of by-product methanol is 56 L / h · mol. Met. The average composition of the azeotrope of methanol and methyl methacrylate distilled from the top was 77.9% by mass of methanol and 22.1% by mass of MMA.
Met.

【0023】[比較例1]蒸留塔を内径25mmのもの
に交換して実施例1と同様に反応を行ったところ、IB
OHの転化率が99%を超すのに反応開始から4時間か
かり、そのときの反応液の組成はメタノール0.5質量
%、MMA38.8質量%、IBOH0.3質量%、I
BMA60.4質量%であった。反応中の単位時間当た
りの留出液中の副生メタノール質量は46g/h、単位
時間当たりの還流液中の副生メタノール質量は77g/
h、蒸留塔の塔頂温度は337.6K、塔頂圧力は10
0kPaであり、副生メタノールの蒸気速度は18L/
h・molであった。また、塔頂から留出したメタノー
ルとメタクリル酸メチルの共沸物の平均組成は、メタノ
ール76.6質量%、MMA23.4質量%であった。
Comparative Example 1 The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the distillation column was replaced with one having an inner diameter of 25 mm.
It took 4 hours from the start of the reaction for the conversion of OH to exceed 99%, at which time the composition of the reaction solution was 0.5% by mass of methanol, 38.8% by mass of MMA, 0.3% by mass of IBOH,
BMA was 60.4% by mass. The amount of by-product methanol in the distillate per unit time during the reaction was 46 g / h, and the amount of by-product methanol in the reflux liquid per unit time was 77 g / h.
h, the top temperature of the distillation column is 337.6 K, and the top pressure is 10
0 kPa, and the vapor speed of by-product methanol was 18 L /
h · mol. The average composition of the azeotrope of methanol and methyl methacrylate distilled off from the top was 76.6% by mass of methanol and 23.4% by mass of MMA.

【0024】[実施例3]攪拌翼、温度計の付いたグラ
スライニングを施し、スチームジャケット付きの200
Lの反応釜にIBOH23.6kg(318mol)お
よびMMA63.7kgを投入し、触媒としてテトラメ
トキシチタン54.7g、重合防止剤としてNFを2.
4gを加えた。反応釜には蒸留塔、冷却装置、液分配器
を取り付けた。蒸留塔は内径100mmのガラス製20
段オールダーショウ蒸留塔を用いた。
[Example 3] A glass lining equipped with a stirring blade and a thermometer was applied, and a 200 was equipped with a steam jacket.
23.6 kg (318 mol) of IBOH and 63.7 kg of MMA were charged into the reactor L, 54.7 g of tetramethoxytitanium as a catalyst, and NF as a polymerization inhibitor.
4 g were added. The reactor was equipped with a distillation tower, a cooling device, and a liquid distributor. The distillation column is made of glass 20 with an inner diameter of 100 mm.
A staged Oldershaw distillation column was used.

【0025】スチームにより反応釜を加熱し反応を開始
した。実施例1と同様に反応を行ったところ、IBOH
の転化率が99%超すのに反応開始から2時間15分か
かり、そのときの反応液の組成はメタノール0.2質量
%、MMA39.4質量%、IBOH0.2質量%、I
BMA60.2質量%であった。反応中の単位時間当た
りの留出液中の副生メタノール質量は4400g/h、
単位時間当たりの還流液中の副生メタノール質量は11
900g/h、蒸留塔の塔頂温度は337.6K、塔頂
圧力は100kPaであり、副生メタノールの蒸気速度
は45L/h・molであった。また、塔頂から留出し
たメタノールとメタクリル酸メチルの共沸物の平均組成
は、メタノール77.4質量%、MMA22.6質量%
であった。
The reaction vessel was heated by steam to start the reaction. When the reaction was carried out in the same manner as in Example 1, IBOH
It takes 2 hours and 15 minutes from the start of the reaction for the conversion of the compound to exceed 99%, at which time the composition of the reaction solution is 0.2% by mass of methanol, 39.4% by mass of MMA, 0.2% by mass of IBOH,
BMA was 60.2% by mass. The by-product methanol in the distillate per unit time during the reaction was 4400 g / h,
The by-product methanol mass in the reflux liquid per unit time is 11
900 g / h, the top temperature of the distillation column was 337.6 K, the top pressure was 100 kPa, and the vapor rate of by-product methanol was 45 L / h · mol. The average composition of the azeotrope of methanol and methyl methacrylate distilled from the top was 77.4% by mass of methanol and 22.6% by mass of MMA.
Met.

【0026】[比較例2]蒸留塔を内径50mmのもの
に交換して実施例3と同様に反応を行ったところ、IB
OHの転化率が99%を超すのに反応開始から8時間か
かり、そのときの反応液の組成はメタノール0.3質量
%、MMA39.0質量%、IBOH0.2質量%、I
BMA60.5質量%であった。反応中の単位時間当た
りの留出液中の副生メタノール質量は1200g/h、
単位時間当たりの還流液中の副生メタノール質量は24
00g/h、蒸留塔の塔頂温度は337.5K、塔頂圧
力は100kPaであり、副生メタノールの蒸気速度は
10L/h・molであった。また、塔頂から留出した
メタノールとメタクリル酸メチルの共沸物の平均組成
は、メタノール76.7質量%、MMA23.3質量%
であった。
Comparative Example 2 The reaction was carried out in the same manner as in Example 3 except that the distillation column was replaced with one having an inner diameter of 50 mm.
It took 8 hours from the start of the reaction for the conversion of OH to exceed 99%, at which time the composition of the reaction solution was 0.3% by mass of methanol, 39.0% by mass of MMA, 0.2% by mass of IBOH,
BMA was 60.5% by mass. The amount of by-product methanol in the distillate per unit time during the reaction was 1200 g / h,
The by-product methanol mass in the reflux liquid per unit time is 24
00 g / h, the top temperature of the distillation column was 337.5 K, the top pressure was 100 kPa, and the vapor rate of by-product methanol was 10 L / h · mol. The average composition of the azeotrope of methanol and methyl methacrylate distilled from the top was 76.7% by mass of methanol and 23.3% by mass of MMA.
Met.

【0027】[実施例4]200Lの反応釜に2−エチ
ルヘキシルアルコール(以下、EHOHという。)4
1.4kg(318mol)およびMMA63.7kg
を投入し、触媒としてテトラメトキシチタン54.7
g、重合防止剤としてNFを3.3gを加えて実施例3
と同様に反応を行ったところ、EHOHの転化率が99
%超すのに反応開始から2時間30分かかり、そのとき
の反応液の組成はメタノール0.1質量%、MMA3
0.4質量%、EHOH0.2質量%、2−エチルヘキ
シルメタクリレート(以下EHMA)69.3質量%で
あった。反応中の単位時間当たりの留出液中の副生メタ
ノール質量は4000g/h、単位時間当たりの還流液
中の副生メタノール質量は12000g/h、蒸留塔の
塔頂温度は337.7K、塔頂圧力は100kPaであ
り、副生メタノールの蒸気速度は39L/h・molで
あった。また、塔頂から留出したメタノールとメタクリ
ル酸メチルの共沸物の平均組成は、メタノール76.3
質量%、MMA23.7質量%であった。
Example 4 2-Ethylhexyl alcohol (hereinafter referred to as EHOH) 4 was placed in a 200 L reaction vessel.
1.4 kg (318 mol) and 63.7 kg of MMA
And tetramethoxy titanium 54.7 as a catalyst
g, 3.3 g of NF as a polymerization inhibitor
When the reaction was carried out in the same manner as in
%, It takes 2 hours and 30 minutes from the start of the reaction. At that time, the composition of the reaction solution is methanol 0.1% by mass, MMA3
0.4% by mass, 0.2% by mass of EHOH, and 69.3% by mass of 2-ethylhexyl methacrylate (hereinafter, EHMA). The amount of by-product methanol in the distillate per unit time during the reaction was 4000 g / h, the amount of by-product methanol in the reflux liquid per unit time was 12000 g / h, the top temperature of the distillation column was 337.7 K, The top pressure was 100 kPa, and the vapor speed of by-product methanol was 39 L / h · mol. The average composition of the azeotrope of methanol and methyl methacrylate distilled from the top of the column was methanol 76.3.
% By mass and 23.7% by mass of MMA.

【0028】[比較例3]蒸留塔を内径50mmのもの
に交換して実施例4と同様にして反応を行ったところ、
EHOHの転化率が99%を超すのに反応開始から7時
間30分かかり、そのときの反応液の組成はメタノール
0.1質量%、MMA31.6質量%、EHOH0.3
質量%、EHMA68.0質量%であった。反応中の単
位時間当たりの留出液中の副生メタノール質量は130
0g/h、単位時間当たりの還流液中の副生メタノール
質量は3100g/h、蒸留塔の塔頂温度は337.7
K、塔頂圧力は100kPaであり、副生メタノールの
蒸気速度は12L/h・molであった。また、塔頂か
ら留出したメタノールとメタクリル酸メチルの共沸物の
平均組成は、メタノール77.3質量%、MMA22.
7質量%であった。
Comparative Example 3 The reaction was carried out in the same manner as in Example 4 except that the distillation column was replaced with one having an inner diameter of 50 mm.
It took 7 hours and 30 minutes from the start of the reaction for the conversion of EHOH to exceed 99%. At that time, the composition of the reaction solution was 0.1% by mass of methanol, 31.6% by mass of MMA, and 0.3% by mass of EHOH.
% By mass and 68.0% by mass of EHMA. The by-product methanol in the distillate per unit time during the reaction was 130
0 g / h, the by-product methanol in the reflux liquid per unit time was 3100 g / h, and the top temperature of the distillation column was 337.7.
K, the overhead pressure was 100 kPa, and the vapor rate of by-product methanol was 12 L / h · mol. The average composition of the azeotrope of methanol and methyl methacrylate distilled from the tower top was 77.3% by mass of methanol and 22.
It was 7% by mass.

【0029】[実施例5]200Lの反応釜にシクロヘ
キシルアルコール(以下、CHOHという。)31.9
kg(318mol)およびMMA63.7kgを投入
し、触媒としてテトラメトキシチタン218.8g、重
合防止剤としてNFを2.8gを加えて実施例3と同様
に反応を行ったところ、CHOHの転化率が99%超す
のに反応開始から5時間かかり、そのときの反応液の組
成はメタノール1.1質量%、MMA34.7質量%、
CHOH0.3質量%、シクロヘキシルメタクリレート
(以下、CHMAという。)63.9質量%であった。
反応中の単位時間当たりの留出液中の副生メタノール質
量は1400g/h、単位時間当たりの還流液中の副生
メタノール質量は12000g/h、蒸留塔の塔頂温度
は337.8K、塔頂圧力は100kPaであり、副生
メタノールの蒸気速度は37L/h・molであった。
また、塔頂から留出したメタノールとメタクリル酸メチ
ルの共沸物の平均組成は、メタノール73.8質量%、
MMA26.2質量%であった。
Example 5 A 200 L reactor was charged with cyclohexyl alcohol (hereinafter referred to as CHOH) 31.9.
kg (318 mol) and 63.7 kg of MMA were added, and 218.8 g of tetramethoxytitanium was added as a catalyst, and 2.8 g of NF was added as a polymerization inhibitor, and the reaction was carried out in the same manner as in Example 3. It takes 5 hours from the start of the reaction to exceed 99%, at which time the composition of the reaction solution is 1.1% by mass of methanol, 34.7% by mass of MMA,
0.3% by mass of CHOH and 63.9% by mass of cyclohexyl methacrylate (hereinafter referred to as CHMA).
The amount of by-product methanol in the distillate per unit time during the reaction was 1400 g / h, the amount of by-product methanol in the reflux liquid per unit time was 12000 g / h, the top temperature of the distillation column was 337.8 K, The top pressure was 100 kPa, and the vapor rate of by-product methanol was 37 L / h · mol.
The average composition of the azeotrope of methanol and methyl methacrylate distilled from the top of the column was 73.8% by mass of methanol,
MMA was 26.2% by mass.

【0030】[比較例4]蒸留塔を内径50mmのもの
に交換して実施例5と同様に反応を行ったところ、CH
OHの転化率が99%を超すのに反応開始から14時間
かかり、そのときの反応液の組成はメタノール1.1質
量%、MMA34.5質量%、CHOH0.3質量%、
CHMA64.1質量%であった。反応中の単位時間当
たりの留出液中の副生メタノール質量は700g/h、
単位時間当たりの還流液中の副生メタノール質量は56
00g/h、蒸留塔の塔頂温度は337.8K、塔頂圧
力は100kPaであり、副生メタノールの蒸気速度は
17L/h・molであった。また、塔頂から留出した
メタノールとメタクリル酸メチルの共沸物の平均組成
は、メタノール72.7質量%、MMA27.3質量%
であった。
Comparative Example 4 The reaction was carried out in the same manner as in Example 5 except that the distillation column was replaced with one having an inner diameter of 50 mm.
It took 14 hours from the start of the reaction for the conversion of OH to exceed 99%, at which time the composition of the reaction solution was 1.1% by mass of methanol, 34.5% by mass of MMA, 0.3% by mass of CHOH,
CHMA was 64.1% by mass. The by-product methanol in the distillate per unit time during the reaction was 700 g / h,
The by-product methanol mass in the reflux liquid per unit time is 56
00 g / h, the top temperature of the distillation column was 337.8 K, the top pressure was 100 kPa, and the vapor rate of by-product methanol was 17 L / h · mol. The average composition of the azeotrope of methanol and methyl methacrylate distilled from the top was 72.7% by mass of methanol and 27.3% by mass of MMA.
Met.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明によれば、メタクリル酸エステル
とアルキルアルコールとのエステル交換反応によりメタ
クリル酸アルキルエステルを製造する方法において、速
い反応速度で効率的にメタクリル酸アルキルエステルを
製造することができる。
According to the present invention, in a method for producing an alkyl methacrylate by a transesterification reaction between a methacrylate and an alkyl alcohol, the alkyl methacrylate can be efficiently produced at a high reaction rate. .

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 メタクリル酸エステルとアルキルアルコ
ールとのエステル交換反応を回分操作で実施するメタク
リル酸アルキルエステルの製造方法において、式(1)
で定義する副生アルコール蒸気速度が25〜200L/
h・molとなる条件で副生アルコールを蒸留しながら
エステル交換反応を行うことを特徴とするメタクリル酸
アルキルエステルの製造方法。 副生アルコール蒸気速度[L/h・mol]=(D+Q)/MROH×R×T/ (P×F) (1) D:単位時間当たりの留出液中の副生アルコール質量
[g/h] Q:単位時間当たりの還流液中の副生アルコール質量
[g/h] MROH:副生アルコールの分子量[g/mol] R:気体定数(8.31)[J/mol・K] T:塔頂温度[K] P:塔頂圧力[kPa] F:原料アルコールの仕込みモル量[mol]
1. A method for producing an alkyl methacrylate in which a transesterification reaction between a methacrylic acid ester and an alkyl alcohol is carried out by a batch operation,
The by-product alcohol vapor rate defined by 25 to 200 L /
A method for producing an alkyl methacrylate, wherein a transesterification reaction is carried out while distilling a by-product alcohol under a condition of h · mol. By-product alcohol vapor rate [L / h · mol] = (D + Q) / M ROH × R × T / (P × F) (1) D: Mass of by-product alcohol in distillate per unit time [g / h] Q: Mass of by-product alcohol in reflux liquid per unit time [g / h] M ROH : Molecular weight of by-product alcohol [g / mol] R: Gas constant (8.31) [J / mol · K] T: overhead temperature [K] P: overhead pressure [kPa] F: charged molar amount of raw material alcohol [mol]
【請求項2】 アルキルアルコールが、イソブチルアル
コール、2−エチルヘキシルアルコールおよびシクロヘ
キシルアルコールからなる群から選ばれる少なくとも一
種である請求項1記載のメタクリル酸アルキルエステル
の製造方法。
2. The method for producing an alkyl methacrylate according to claim 1, wherein the alkyl alcohol is at least one selected from the group consisting of isobutyl alcohol, 2-ethylhexyl alcohol and cyclohexyl alcohol.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005102984A1 (en) * 2004-04-26 2005-11-03 Daikin Industries, Ltd. Process for producing fluorinated acrylic ester
JP2011506517A (en) * 2007-12-19 2011-03-03 エボニック レーム ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Method for producing (meth) acrylate
WO2013157597A1 (en) 2012-04-21 2013-10-24 大阪有機化学工業株式会社 Process for preparing 4-hydroxybutyl acrylate

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WO2013157597A1 (en) 2012-04-21 2013-10-24 大阪有機化学工業株式会社 Process for preparing 4-hydroxybutyl acrylate
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