JP2003226672A - （メタ）アクリル酸エステルの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽沸点成分分離工程での分離塔のトレイや充
填塔にポリマーやスラッジが堆積して分離塔が閉塞した
り加熱器内に異物が付着して機器内で閉塞を起こす等の
トラブルの発生を未然に防いで長期間安定した操業を可
能にする（メタ）アクリル酸エステルの製造方法を提供
する。 【解決手段】 （メタ）アクリル酸とアルコールとを酸
触媒の存在下に反応させて、得られた（メタ）アクリル
酸エステルを含有する反応液を洗浄及び／又は中和処理
し、（メタ）アクリル酸エステルを含有する有機層と洗
浄及び／又は中和処理で生じた水層とを分離する工程を
含む（メタ）アクリル酸エステルの製造方法において、
有機層と水層を含む液の一部を抜き出すことを特徴とす
る（メタ）アクリル酸エステルの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、（メタ）アクリル
酸エステル（アクリル酸エステル及びメタクリル酸エス
テル）の製造方法に関し、詳しくは（メタ）アクリル酸
とアルコールを酸触媒の存在下に反応させて（メタ）ア
クリル酸エステルを製造する方法に関し、更に詳しく
は、（メタ）アクリル酸とアルコールとの反応により得
られた（メタ）アクリル酸エステルを含有する反応液を
洗浄及び／又は中和処理を行う工程を含む（メタ）アク
リル酸エステルの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、（メタ）アクリル酸エステルは重
合性を有する化合物であることと、得られる重合体に優
れた特性を付与することができるということで、種々の
用途、例えば塗料、接着剤、粘着剤、合成樹脂、繊維な
どの原料として幅広く用いられている。

【０００３】（メタ）アクリル酸エステルの製造方法と
しては、酸触媒の存在下、（メタ）アクリル酸とアルコ
ールとをエステル化反応させて製造する方法が一般に広
く用いられている。更に、反応後の酸触媒及び未反応の
（メタ）アクリル酸を、得られたエステル化反応液から
除去する方法として、エステル化反応液をアルカリ水溶
液で処理する方法が広く行われている。この方法で酸触
媒及び未反応の（メタ）アクリル酸を除去するために、
（メタ）アクリル酸エステルを含有する有機層と、洗浄
及び／又は中和処理で生じる水及び中和塩を含有する水
層とを分離する際には、静置槽等の分離器による静置分
離が行われることが一般的である。

【０００４】しかし、従来の静置槽による静置分離だけ
では、有機液体であるエステル化反応液中に含まれてい
る中和塩の一部やポリマーやスラッジなどの副生物が完
全に除去されずに、有機層側に微量に含まれる。従っ
て、更に未反応のアルコール及び副生物を除去して、高
純度の（メタ）アクリル酸エステルを取得すべく蒸留を
行うと、軽沸点成分分離塔のトレイや充填塔にポリマー
やスラッジなどの異物が堆積して、軽沸点成分分離塔が
閉塞したり、加熱器内に異物が付着して機器内で閉塞を
起こしたり、送液ポンプで異物がかみ込みポンプを損傷
するといった問題点があった。このような問題を解決す
る方法として、例えば、上記２液層に界面活性剤を添加
したり（例えば、特許文献１参照。）、超音波を使用し
て分離をこころみたり（例えば、特許文献２参照。）、
遠心分離器による分離をこころみたり（例えば、特許文
献３参照。）と種々の検討がなされているが、いずれも
新たな薬剤の投入や機器の導入が必要であり、実用上ま
だまだ問題があるようである。

【０００５】

【特許文献１】特開２００１−４８８３１号公報

【特許文献２】特開平８−１０５０８号公報

【特許文献３】特開平１０−４５６６９号公報

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来の製造方法における問題点を克服するものであり、
静置槽にて分離できなかった中和塩の一部やポリマーや
スラッジなどの副生物を効率良く除去し、安定に（メ
タ）アクリル酸エステルを製造する方法を提供するもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
点を解決するため、各種の検討を行った結果、酸触媒の
存在下に（メタ）アクリル酸とアルコールとを反応させ
て生成した（メタ）アクリル酸エステルを含有する反応
液から未反応の（メタ）アクリル酸や酸触媒を除去する
ために洗浄及び／又は中和を行う抽出塔や、抽出塔から
の液を静置して、有機層と水層を分離する静置槽におい
て、（メタ）アクリル酸エステル含有の有機層と洗浄及
び／又は中和処理によって生じた水層を含む液の一部を
抜き出し、有機層と水層の界面近傍に存在するポリマー
やスラッジ等の副生物や更にエステル化反応液に含まれ
る中和塩等を分離、除去することで、軽沸点成分分離工
程へのポリマーやスラッジ等の副生物や更にエステル化
反応液に含まれる中和塩の漏れこみ防止が出来ることを
見出して、本発明に到達した。

【０００８】即ち、本発明の要旨は、（メタ）アクリル
酸とアルコールとを酸触媒の存在下に反応させて、得ら
れた（メタ）アクリル酸エステルを含有する反応液を洗
浄及び／又は中和処理し、（メタ）アクリル酸エステル
を含有する有機層と洗浄及び／又は中和処理で生じた水
層とを分離する工程を含む（メタ）アクリル酸エステル
の製造方法において、有機層と水層を含む液の一部を抜
き出すことを特徴とする（メタ）アクリル酸エステルの
製造方法、に存する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下本発明を添付図面と共に詳細
に説明する。図１は本発明を実施する装置の一例を示
し、図２は従来の装置の一例を示す。図中、１は抽出
塔、２は静置槽、３は抜き出しノズル、４は抜き出し液
貯槽である。

【００１０】本装置における（メタ）アクリル酸エステ
ル反応液の流れを簡単に説明すると、先ず、（メタ）ア
クリル酸とアルコールとの反応により得られた反応液は
抽出塔１に導かれ、そこで水及び／又はアルカリ水溶液
を用いて洗浄及び／又は中和処理が施される。抽出塔１
にて（メタ）アクリル酸を含有する有機層と洗浄及び／
又は中和処理で生じた水層は分離され、エステル化触媒
や（メタ）アクリル酸等が除去された反応液（有機層）
は次いで静置槽２に導かれ、そこで一部もれ込んだ洗浄
及び／又は中和で生じた水分が分層、分離される。得ら
れた反応液（有機層）は軽沸点成分分離工程へ送液さ
れ、適宜軽沸点成分分離処理が施され（メタ）アクリル
酸エステルが得られる。なお、上記の静置槽２は抽出塔
１に十分な高さがある場合等、抽出塔１での分離が十分
達成できる場合は、設置しなくてもよく、経済的にはそ
の方が有利である。この静置槽を設けない場合は、抽出
塔１から抜き出される反応液は次工程の軽沸点成分分離
工程等へ送られる。

【００１１】図１には本発明による抜き出しノズル３が
抽出塔１及び静置槽２にそれぞれ設けられ、（メタ）ア
クリル酸エステルを含有する有機層と洗浄及び／又は中
和処理により生じた水層との界面の液を抜き出すことが
できる。なお、反応液の洗浄と中和処理を別々に行うよ
う連続する二つの抽出塔（洗浄塔と中和塔）を設置して
もよく、その場合にはそのいずれか、あるいは双方に抜
き出しノズルを設けてもよい。

【００１２】本発明により得られる（メタ）アクリル酸
エステルの具体例としては、（メタ）アクリル酸メチ
ル、(メタ)アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロ
ピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸シク
ロへキシル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシルな
どのアクリル酸のアルキルエステルもしくはシクロアル
キルエステル、エチレングリコールジ(メタ)アクリレー
ト、グリセリントリ（メタ）アクリレートなどの多官能
の(メタ)アクリレートなどが挙げられる。上記化合物
中、特に好ましくはアクリル酸ブチル及びアクリル酸２
−エチルヘキシルである。

【００１３】また、アルコールとしては、上記エステル
原料となるアルコールを示すことが出来る。しかし、こ
れらによって本発明のアルコール及び(メタ)アクリル酸
エステルが限定されるものではない。本発明は、(メタ)
アクリル酸エステル反応液を洗浄及び／又は中和処理を
行う抽出塔１及び／又は抽出塔を通液後導かれる（メ
タ）アクリル酸を含有する有機層と一部もれ込んだ前記
洗浄及び／又は中和処理により生じた水の層を静置し、
分層、分離する静置槽２において、（メタ）アクリル酸
エステルを含有する有機層と洗浄及び／又は中和処理に
より得られた水層との界面に存在するポリマーやスラッ
ジ等の副生物や更にエステル化反応液に含まれる中和塩
等を、軽沸点成分分離工程に送液する前に分離除去する
ことで、精製された（メタ）アクリル酸エステル反応液
を得る（メタ）アクリル酸エステルの製造方法に関する
ものである。本発明に使用される（メタ）アクリル酸エ
ステル反応液は、例えば以下の工程を経て製造される。

【００１４】＜（メタ）アクリル酸エステル製造工程＞ （メタ）アクリル酸エステルの製造は、一般的には（メ
タ）アクリル酸とアルコールとから酸触媒の存在下、エ
ステル化反応にて対応するエステルを製造する。通常原
料である（メタ）アクリル酸とアルコールとは、モル比
１．０：２．０から１．０：０．５の組成で反応器に供
給される。触媒である酸触媒は反応液に対し、０．１か
ら５．０重量％、好ましくは０．５から２．０重量％の
割合で添加される。反応は７０から１８０℃の温度で、
蒸留や共沸蒸留によりエステル化反応で生成する反応水
を除去しながら反応を完結する（反応蒸留方式）。反応
水の除去を容易にするために、不活性な共沸剤が添加さ
れることがある。共沸剤としては、ベンゼン、トルエ
ン、シクロヘキサン等の炭化水素が用いられることが多
い。反応生成水は蒸気分離膜、ベーパーレイション膜な
どの膜分離や、蒸留以外の方法で除去される場合もあ
る。

【００１５】更に、通常（メタ）アクリル酸や対応する
エステルの好ましくない重合による損失を防ぐために、
重合防止剤や酸素含有ガスが反応器に添加される。エス
テル化反応完了後、反応器から排出される反応液は、好
適には１０から６０℃まで冷却される。該反応液中に
は、未反応（メタ）アクリル酸、アルコールと対応する
エステル、共沸剤を主成分とし、触媒である強酸及び微
量の重合防止剤を含んでいる。エステル化触媒は、p-ト
ルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、キシレンスル
ホン酸、あるいは、メタンスルホン酸等の有機酸や硫
酸、塩酸等の鉱酸を挙げることが出来る。 ＜洗浄工程＞上記で得られた（メタ）アクリル酸エステ
ル反応液は、水により洗浄される。洗浄水の比率は、エ
ステル化反応液に対して０．５（重量比）以下が好まし
く、最適には０．２から０．５（重量比）で、水は、新
しく添加されても良いが、エステル化反応器から得られ
る反応水を用いることが出来る。この場合は、排水量を
少なくすることが出来る利点がある。

【００１６】洗浄の方法は一般的な処理方法が適用出来
る。例えば、洗浄水とエステル化反応生成液とを混合、
攪拌した後、静置分離で洗浄水を分離、除去する方法、
あるいは遠心分離器のような装置を用いて洗浄液と液液
分離を行う方法などが採用できる。洗浄効果をあげる手
段としては、抽出塔を用いることが最も好ましい。攪拌
／静置形式では、強力な攪拌力により反応液と洗浄水と
がエマルションを形成し、液液分離が困難になることが
時として見られることがあるが、抽出塔の場合は弱い攪
拌力で液液接触が行われるので、エマルションの形成が
抑えられるので液液分離が容易となる。

【００１７】抽出塔の形式としては、通常のものを用い
ることが出来る。抽出塔下部よりエステル化反応液、塔
上部より洗浄水が供給され、塔頂よりエステル化触媒な
どが除去された反応液が、塔底より触媒、（メタ）アク
リル酸、等を含む水溶液が得られる方式が一般的である
が、特に制限されるべきものではない。抽出塔として
は、充填塔、段塔などが一般的に用いられるが、液液接
触効率の高い装置が好ましい。水洗浄に関しては、一段
でも多段にしても構わない。 ＜中和工程＞水洗浄されたエステル化反応液は、必要な
らば更にアルカリ水溶液により中和される。中和工程に
使用される抽出塔は、上記洗浄工程の抽出塔と同様のも
のが使用可能である。

【００１８】本発明で用いるアルカリ水溶液としては、
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウ
ム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどのアルカリ金属
若しくはアルカリ土類金属の水酸化物又は炭酸塩などの
水溶液を挙げることが出来る。酸性の水溶性不純物を含
有する（メタ）アクリル酸エステル反応液を中和するの
に際しては、エステル化反応液のｐHを、酸性の水溶不
純物を完全に除去するために、９以上にするのが好まし
い。これが、９未満では、除去効率が低下する。 ＜静置工程＞以上の洗浄及び／又は中和工程にて得られ
た（メタ）アクリル酸エステルを含有する有機層は、必
要に応じてさらに静置槽にて静置し、一部もれ込んだ洗
浄及び／又は中和処理により生じた水を分層分離除去す
ることにより、有機層のみを軽沸点成分分離工程に送液
する。 ＜ノズルの説明＞本発明の特徴である抜き出しに用いら
れるノズルの設置個所は、上記洗浄ならびに中和で使用
される抽出塔１、並びに静置槽２である。抽出塔１や静
置槽２のノズルの設置位置については、有機層と水層の
界面近傍、すなわち抽出塔に供給される（メタ）アクリ
ル酸エステル反応液の流量、洗浄及び／又は中和処理に
使用される水の供給流量、抽出塔や静置槽の滞留時間な
どから設定された最適に決定された界面コントロールの
範囲の下限の位置に設置する。ノズルの材質はアクリル
酸を含有する液を取り扱うためＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３
０４Ｌ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１
７、ＳＵＳ３１７Ｌ、ＳＵＳ３２９Ｊ１Ｌ、ＳＵＳ３２
９Ｊ２Ｌ等のステンレス鋼、あるいはハステロイ類、イ
ンコネル類などのニッケル合金類を挙げることが出来る
が、耐腐食性、経済性からＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４
Ｌ、ＳＵＳ３１６が好ましい。

【００１９】抜き出し方法は特に限定しないが、好まし
くは抽出塔の抜き出しと静置槽の抜き出しを併用するほ
うが好ましい。本発明によれば、軽沸点成分分離工程で
の析出や閉塞などが防止され、長期安定運転が可能とな
る。その理由は、p−トルエンスルホン酸を酸触媒とし
たアクリル酸ブチルエステルの製造を例に取れば、界面
より抜き出した不溶性固体の分析より、主成分として、
p−トルエンスルホン酸のナトリウム塩が５０重量％、
アクリル酸のナトリウム塩が３０重量％、ポリアクリル
酸ブチルエステルが１５重量％であったことから、ポリ
マーや中和塩等をノズルから抜き取ることで軽沸点成分
分離工程での析出、閉塞などを防止することが出来るた
めと考えられる。

【００２０】

【実施例】以下に、この発明の具体的な実施例を比較例
と併せて示すが、この発明は、下記実施例に限定されな
い。 実施例１ アクリル酸ブチル８７重量％、ブタノール７重量％、水
１重量％、その他不明成分５重量％を含む液を、図１の
フローにて中和工程に該当する抽出塔１に１２ｔ／ｈｒ
で供給した。界面コントロール計下限に設置の抜き出し
ノズルと続く静置槽２の抜き出しノズル３の両方から交
互に1週間毎に５Ｌ／ｈｒの頻度で、界面層付近の液を
貯槽に抜き出した。本操作を実施することで連続して10
0日間アクリル酸ブチルエステルの製造を行うことが出
来た。 比較例１ 抜き出しノズルを設置せずに図２のフローにて、実施例
１と同様に製造を行ったが、４０日で、軽沸点成分分離
塔の塔内差圧が上昇したため、運転停止となった。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、（メタ）アクリル酸エステル製造工程において、洗
浄及び／又は中和処理を行う抽出塔の（メタ）アクリル
酸エステルを含有する有機層と洗浄及び又は中和処理に
より得られた水層との界面に存在するポリマーやスラッ
ジ等の副生物や更にエステル化反応液に含まれる中和塩
等を軽沸点成分分離工程に送液する前に分離除去するこ
とで、軽沸点成分分離工程の長期安定操業が出来、結果
として高純度の（メタ）アクリル酸エステルを長期間安
定に製造することが可能となり、（メタ）アクリル酸エ
ステルを製造するうえで非常に有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する装置の一例を示す説明図であ
る。

【図２】従来の装置の一例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 抽出塔 ２ 静置槽 ３ 抜き出しノズル ４ 抜き出し液貯槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 寧之 三重県四日市市東邦町１番地 三菱化学株 式会社内 (72)発明者 鈴木 芳郎 三重県四日市市東邦町１番地 三菱化学株 式会社内 Ｆターム(参考） 4H006 AA02 AC48 AD16 BA52 BA66 BD84 KA06 KE00 4H039 CA66 CD10 CD20 CL25

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （メタ）アクリル酸とアルコールとを酸
   触媒の存在下に反応させて、得られた（メタ）アクリル
   酸エステルを含有する反応液を洗浄及び／又は中和処理
   し、（メタ）アクリル酸エステルを含有する有機層と洗
   浄及び／又は中和処理で生じた水層とを分離する工程を
   含む（メタ）アクリル酸エステルの製造方法において、
   有機層と水層を含む液の一部を抜き出すことを特徴とす
   る（メタ）アクリル酸エステルの製造方法。
2. 【請求項２】 有機層と水層を含む液の一部の抜き出し
   を、洗浄及び／又は中和処理を行う抽出塔において行う
   請求項１に記載の（メタ）アクリル酸エステルの製造方
   法。
3. 【請求項３】 有機層と水層を含む液の一部の抜き出し
   を、抽出塔通液後に施される有機層にもれ込んだ洗浄及
   び／又は中和処理で生じた水層を静置分層分離を行う静
   置槽において行う請求項１に記載の（メタ）アクリル酸
   エステルの製造方法。
4. 【請求項４】 有機層と水層を含む液の一部の抜き出し
   を有機層と水層の界面近傍に位置して設けられた抜出し
   ノズルにより行う請求項１〜３のいずれかに記載の（メ
   タ）アクリル酸エステルの製造方法。
5. 【請求項５】 （メタ）アクリル酸エステルがアクリル
   酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル又はア
   クリル酸２−エチルヘキシルである請求項１〜４のいず
   れかに記載の（メタ）アクリル酸エステルの製造方法。