JP2009024000A - METHOD FOR PRODUCING alpha,beta-UNSATURATED CARBOXYLIC ACID - Google Patents

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Kazunori Matake
和典 真武
Junji Koizumi
淳史 小泉
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing an α,β-unsaturated carboxylic acid from an olefin or an α,β-unsaturated aldehyde in a liquid phase, which is operable at lower reaction pressure than ever, is capable of reducing olefin volatilization when the olefin is used as a raw material, and is capable of markedly improving oxygen conversion. <P>SOLUTION: The method for producing the α,β-unsaturated carboxylic acid comprises a step of oxidizing the corresponding olefin or α,β-unsaturated aldehyde by feeding an oxygen-containing gas into the liquid phase in a reaction vessel, and a step of feeding an inert gas lower in oxygen concentration than the above oxygen-containing gas into the vapor phase in the reaction vessel, and concurrently discharging, out of the reaction vessel, unreacted oxygen as exhaust gas moved from the liquid phase into the vapor phase. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、α,β−不飽和カルボン酸の製造方法に関する。詳しくは、オレフィンまたはα,β−不飽和アルデヒドを液相中で酸化してα,β−不飽和カルボン酸を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing an α, β-unsaturated carboxylic acid. Specifically, the present invention relates to a method for producing an α, β-unsaturated carboxylic acid by oxidizing an olefin or an α, β-unsaturated aldehyde in a liquid phase.

非特許文献1には、アセトアルデヒドの工業的製造について記されている。液相酸化法としては、エチレンの直接酸化による、いわゆるヘキスト・ワッカー法が主要な製造法であり、これには酸化剤として酸素を用いる一段法と空気を用いる二段法とが挙げられている。一段法は、一つの反応器中でエチレンの酸化と触媒の再酸化を同時に行うことが特徴とされている。   Non-Patent Document 1 describes industrial production of acetaldehyde. As the liquid phase oxidation method, a so-called Hoechst-Wacker method using direct oxidation of ethylene is the main production method, which includes a one-step method using oxygen as an oxidant and a two-step method using air. . One-stage process is characterized by simultaneous ethylene oxidation and catalyst reoxidation in one reactor.

これらの方法は、オレフィンまたはα,β−不飽和アルデヒドからα,β−不飽和カルボン酸を製造する場合にも適用できると考えられる。特許文献1には、貴金属触媒を用いて、空気酸化により、オレフィンからα,β−不飽和カルボン酸を製造する方法が開示されている。
国際公開2006/85540号パンフレット ユニット・プロセスシリーズ1 酸化 化学工業社(1963)、220−242頁
These methods are considered to be applicable to the production of α, β-unsaturated carboxylic acids from olefins or α, β-unsaturated aldehydes. Patent Document 1 discloses a method for producing an α, β-unsaturated carboxylic acid from an olefin by air oxidation using a noble metal catalyst.
International Publication No. 2006/85540 Pamphlet Unit Process Series 1 Oxidation Chemical Industries (1963), pages 220-242

特許文献1の方法は、以前、本発明者らにて検討されたものであり、貴金属触媒を用いて、オレフィンからα,β−不飽和カルボン酸を製造するに際し、酸化剤として空気を使用していた。この場合、充分な反応速度を得るためには高圧下で反応しなければならないという問題があった。空気酸化では、全圧を上げることで酸素分圧を高められるが、圧力が高くなると反応装置およびそのメンテナンス費用が増し経済的とはいえない。一方で、単純に全圧を下げても反応速度は低下し、その分触媒が必要であった。   The method of Patent Document 1 has been previously studied by the present inventors, and uses air as an oxidizing agent when producing an α, β-unsaturated carboxylic acid from an olefin using a noble metal catalyst. It was. In this case, in order to obtain a sufficient reaction rate, there is a problem that the reaction must be performed under high pressure. In air oxidation, the partial pressure of oxygen can be increased by increasing the total pressure. However, if the pressure is increased, the reactor and its maintenance costs increase, which is not economical. On the other hand, even if the total pressure was simply lowered, the reaction rate was lowered, and a catalyst was required accordingly.

また、原料として供給するイソブチレンは、本反応に関連する他の物質と比べ沸点が極めて低いため、空気を液相に供給して反応を行うと、酸素に付随する多量の窒素ガスによってイソブチレンが揮発し、その大半が実際の反応には使われずに系外へ抜けていってしまうという問題があった。これにより、(1)イソブチレン回収のための設備費が増大する、(2)イソブチレン供給量が一定のもと、揮発率の大小を比較した場合、揮発率が大きいと結果として反応液中のイソブチレン濃度が低くなり、反応速度が低下する、(3)反応容器内で目的物質の濃度を高めることができず、これの分離精製にエネルギーを多量に消費する、という問題があった。   In addition, isobutylene supplied as a raw material has an extremely low boiling point compared to other substances related to this reaction. Therefore, when the reaction is performed by supplying air to the liquid phase, isobutylene is volatilized by a large amount of nitrogen gas accompanying oxygen. However, most of them were not used for the actual reaction, and they were out of the system. As a result, (1) equipment cost for isobutylene recovery increases. (2) When the amount of volatilization is compared with a constant supply amount of isobutylene, if the volatility is large, isobutylene in the reaction solution results. There was a problem that the concentration was lowered and the reaction rate was lowered, and (3) the concentration of the target substance could not be increased in the reaction vessel, and a large amount of energy was consumed for separation and purification.

さらには、空気酸化では、酸素転化率が低いという問題もあった。   Further, air oxidation has a problem that the oxygen conversion rate is low.

このように特許文献1のような空気酸化の方法には、解決すべき多くの課題が存在し、工業的に満足できるものとはいえないのが現状であった。   As described above, the air oxidation method as disclosed in Patent Document 1 has many problems to be solved and cannot be said to be industrially satisfactory.

これらの課題は、酸化剤として酸素などの空気より酸素濃度の高いガスを用いることで、原理的には解決できると考えられる。しかし、酸素濃度の高いガスを用いると、気相部において可燃性混合物を形成する恐れがあり、酸素濃度の高いガスを工業的に使用する技術は未だ開発されていないのが現状であった。   These problems can be solved in principle by using a gas having a higher oxygen concentration than air such as oxygen as the oxidant. However, when a gas having a high oxygen concentration is used, there is a risk that a combustible mixture may be formed in the gas phase portion, and a technology for industrially using a gas having a high oxygen concentration has not yet been developed.

本発明は、液相中でオレフィンまたはα,β−不飽和アルデヒドからα,β−不飽和カルボン酸を製造するにあたって、従来にくらべ低い反応圧力で運転でき、オレフィンを原料として用いた場合にオレフィンの揮発も低減でき、酸素転化率を大幅に向上できる製造方法を提供することを目的とする。   In the production of α, β-unsaturated carboxylic acid from olefin or α, β-unsaturated aldehyde in the liquid phase, the present invention can be operated at a reaction pressure lower than that in the prior art. It is an object of the present invention to provide a production method capable of reducing volatilization of oxygen and greatly improving the oxygen conversion rate.

本発明者らは、これらの課題に対し、酸化剤として高濃度酸素を用いたイソブチレンの酸化について鋭意検討した。本反応では、爆発回避のため気相部の酸素濃度は制約されるが、未反応酸素量に見合った量の不活性ガスで希釈することで実現できることを見出した。さらに、連続評価検討を通して、高濃度酸素による酸化ではイソブチレン揮発のかなりの量を抑制できることが分かり、これにより反応圧力を下げられる可能性が出てきた。また、目的物質の生産性が気泡中の酸素分圧に強く関係していることも分かってきた。   The present inventors diligently studied the oxidation of isobutylene using high-concentration oxygen as an oxidant for these problems. In this reaction, the oxygen concentration in the gas phase is restricted to avoid explosion, but it has been found that it can be realized by diluting with an inert gas in an amount corresponding to the amount of unreacted oxygen. Furthermore, through continuous evaluation studies, it was found that oxidation with high-concentration oxygen can suppress a considerable amount of isobutylene volatilization, which can reduce the reaction pressure. It has also been found that the productivity of the target substance is strongly related to the oxygen partial pressure in the bubbles.

しかしながら、本反応は、高温・高圧下であることから、気泡中の酸素分圧を正確に実測することは不可能であった。鋭意検討した結果、不活性ガスによる可燃性ガスの希釈および液相からの同伴ガス量も考慮して、液相中に存在する気泡中の酸素分圧をうまく表現する方法を見出した。以上の検討結果から、酸化剤として高濃度酸素を用いた場合であっても、未反応酸素を希釈しながら反応することにより、酸化反応の製品生産性および選択性が好適で、かつイソブチレンの揮発量が低く抑えられ、酸素転化率が大幅に改善されることを見出し、本発明を完成させるに至った。   However, since this reaction is under high temperature and high pressure, it was impossible to accurately measure the oxygen partial pressure in the bubbles. As a result of diligent investigation, the inventors have found a method for well expressing the oxygen partial pressure in the bubbles existing in the liquid phase in consideration of the dilution of the combustible gas by the inert gas and the amount of entrained gas from the liquid phase. From the above examination results, even when high-concentration oxygen is used as the oxidant, reacting while diluting unreacted oxygen provides favorable product productivity and selectivity of the oxidation reaction, and volatilization of isobutylene. The amount was kept low and the oxygen conversion rate was found to be greatly improved, and the present invention was completed.

すなわち、本発明は、反応容器内で、触媒存在下、オレフィンまたはα,β−不飽和アルデヒドを液相中で酸化してα,β−不飽和カルボン酸を製造する方法において、前記反応容器内の液相部に酸素含有ガスを供して、前記オレフィンまたは前記α,β−不飽和アルデヒドを酸化する工程と、前記反応容器内の気相部に、前記酸素含有ガスより酸素濃度が低い不活性ガス含有ガスを供しつつ、前記液相部から前記気相部に移動した未反応酸素を排ガスとして反応容器外に排出する工程とを有することを特徴とするα,β−不飽和カルボン酸の製造方法に関するものである。   That is, the present invention provides a method for producing an α, β-unsaturated carboxylic acid by oxidizing an olefin or an α, β-unsaturated aldehyde in a liquid phase in the presence of a catalyst in a reaction vessel. A step of oxidizing the olefin or the α, β-unsaturated aldehyde by supplying an oxygen-containing gas to the liquid phase part of the gas phase, and an inert gas having a lower oxygen concentration than the oxygen-containing gas in the gas phase part in the reaction vessel And a step of discharging unreacted oxygen moved from the liquid phase portion to the gas phase portion as an exhaust gas outside the reaction vessel while providing a gas-containing gas. It is about the method.

本発明によれば、液相中でオレフィンまたはα,β−不飽和アルデヒドからα,β−不飽和カルボン酸を製造するにあたって、従来にくらべ低い反応圧力で運転でき、オレフィンを原料として用いた場合にオレフィンの揮発も低減できる。また、酸素転化率を大幅に向上することができる。これにより反応設備が安価で、エネルギー効率の高い工業プロセスを提供することが可能となる。   According to the present invention, when α, β-unsaturated carboxylic acid is produced from olefin or α, β-unsaturated aldehyde in the liquid phase, it can be operated at a lower reaction pressure than before, and olefin is used as a raw material. In addition, the volatilization of olefins can be reduced. Also, the oxygen conversion rate can be greatly improved. This makes it possible to provide an industrial process with low reaction equipment and high energy efficiency.

以下、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明では、触媒の存在下、液相中でオレフィンまたはα,β−不飽和アルデヒドを酸化して、α,β−不飽和カルボン酸を製造する(この反応を液相酸化反応と称する)。   In the present invention, an olefin or an α, β-unsaturated aldehyde is oxidized in the liquid phase in the presence of a catalyst to produce an α, β-unsaturated carboxylic acid (this reaction is referred to as a liquid phase oxidation reaction).

本発明で原料として用いるオレフィンとしては、例えば、プロピレン、イソブチレン、2−ブテン等が挙げられる。また、本発明で原料として用いるα,β−不飽和アルデヒドとしては、例えば、アクロレイン、メタクロレイン、クロトンアルデヒド(β−メチルアクロレイン)、シンナムアルデヒド(β−フェニルアクロレイン)等が挙げられる。オレフィンの中ではプロピレンまたはイソブチレンを、α,β−不飽和アルデヒドの中ではアクロレインまたはメタクロレインを、原料として用いた液相酸化に好適である。原料として用いるオレフィンまたはα,β−不飽和アルデヒドには、不純物として飽和炭化水素および/または低級飽和アルデヒド等が少々含まれていてもよい。   Examples of the olefin used as a raw material in the present invention include propylene, isobutylene, 2-butene and the like. Examples of the α, β-unsaturated aldehyde used as a raw material in the present invention include acrolein, methacrolein, crotonaldehyde (β-methylacrolein), cinnamaldehyde (β-phenylacrolein) and the like. Suitable for liquid phase oxidation using propylene or isobutylene as olefin, and acrolein or methacrolein as α, β-unsaturated aldehyde as raw materials. The olefin or α, β-unsaturated aldehyde used as a raw material may contain some saturated hydrocarbons and / or lower saturated aldehydes as impurities.

製造されるα,β−不飽和カルボン酸は、原料がオレフィンの場合、オレフィンと同一の炭素骨格を有するα,β−不飽和カルボン酸であり、原料がα,β−不飽和アルデヒドの場合、α,β−不飽和アルデヒドのアルデヒド基がカルボキシル基に変化したα,β−不飽和カルボン酸である。具体的には、原料がプロピレンまたはアクロレインの場合はアクリル酸が得られ、原料がイソブチレンまたはメタクロレインの場合はメタクリル酸が得られる。   The α, β-unsaturated carboxylic acid produced is an α, β-unsaturated carboxylic acid having the same carbon skeleton as the olefin when the raw material is an olefin, and when the raw material is an α, β-unsaturated aldehyde, An α, β-unsaturated carboxylic acid in which an aldehyde group of an α, β-unsaturated aldehyde is changed to a carboxyl group. Specifically, acrylic acid is obtained when the raw material is propylene or acrolein, and methacrylic acid is obtained when the raw material is isobutylene or methacrolein.

液相酸化反応に用いる反応溶媒は特に限定されないが、水、アルコール類、ケトン類、有機酸類、有機酸エステル類、炭化水素類等が使用できる。アルコール類としては、例えば、ターシャリーブタノール、シクロヘキサノール等が挙げられる。ケトン類としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられる。有機酸類としては、例えば、酢酸、プロピオン酸、n−酪酸、iso−酪酸、n−吉草酸、iso−吉草酸等が挙げられる。有機酸エステル類としては、例えば、酢酸エチル、プロピオン酸メチル等が挙げられる。炭化水素類としては、例えば、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン等が挙げられる。中でも、炭素数2〜6の有機酸類、炭素数3〜6のケトン類、ターシャリーブタノールが好ましい。溶媒は単独でも、2種以上の混合溶媒でもよい。また、アルコール類、ケトン類、有機酸類および有機酸エステル類からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物を溶媒として使用する場合は、この化合物と水との混合溶媒とすることが好ましい。混合溶媒における水の含有量は特に限定されないが、混合溶媒の質量に対して、2質量%以上が好ましく、5質量%以上がより好ましい。また、70質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましい。混合溶媒は、均一であることが望ましいが、均一な状態で用いても差し支えない。   The reaction solvent used for the liquid phase oxidation reaction is not particularly limited, and water, alcohols, ketones, organic acids, organic acid esters, hydrocarbons, and the like can be used. Examples of alcohols include tertiary butanol and cyclohexanol. Examples of ketones include acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone. Examples of the organic acids include acetic acid, propionic acid, n-butyric acid, iso-butyric acid, n-valeric acid, iso-valeric acid and the like. Examples of the organic acid esters include ethyl acetate and methyl propionate. Examples of hydrocarbons include hexane, cyclohexane, and toluene. Among these, organic acids having 2 to 6 carbon atoms, ketones having 3 to 6 carbon atoms, and tertiary butanol are preferable. A solvent may be individual or 2 or more types of mixed solvents may be sufficient as it. Further, when at least one compound selected from the group consisting of alcohols, ketones, organic acids and organic acid esters is used as a solvent, it is preferable to use a mixed solvent of this compound and water. Although content of the water in a mixed solvent is not specifically limited, 2 mass% or more is preferable with respect to the mass of a mixed solvent, and 5 mass% or more is more preferable. Moreover, 70 mass% or less is preferable, and 50 mass% or less is more preferable. The mixed solvent is desirably uniform, but may be used in a uniform state.

本発明において、液相酸化反応を行う反応液中のオレフィンまたはα,β−不飽和アルデヒドの量は、反応容器内に存在する反応溶媒に対して0.1質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましい。また、50質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましい。   In the present invention, the amount of the olefin or α, β-unsaturated aldehyde in the reaction solution for performing the liquid phase oxidation reaction is preferably 0.1% by mass or more based on the reaction solvent present in the reaction vessel, The mass% or more is more preferable. Moreover, 50 mass% or less is preferable, and 30 mass% or less is more preferable.

なお、液相酸化反応時における高温による原料や生成物の重合を防止するために、重合防止剤を使用することが好ましい。この際に使用できる重合防止剤としては、例えば、ハイドロキノン、p−メトキシフェノール等のフェノール系化合物;N,N’−ジイソプロピル−p−フェニレンジアミン、N,N’−ジ−2−ナフチル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N’−(1,3−ジメチルブチル)−p−フェニレンジアミン等のアミン系化合物;4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシル、あるいは4−[H−(OCH2CH2n−O]−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシル(ただしn=1〜18)等のN−オキシル系化合物;等が挙げられる。重合防止剤の使用量は、液相酸化反応において原料や生成物の重合を防止するのに必要な量とすることができる。 In order to prevent polymerization of raw materials and products due to high temperature during the liquid phase oxidation reaction, it is preferable to use a polymerization inhibitor. Examples of the polymerization inhibitor that can be used in this case include phenolic compounds such as hydroquinone and p-methoxyphenol; N, N′-diisopropyl-p-phenylenediamine, N, N′-di-2-naphthyl-p- Amine compounds such as phenylenediamine and N-phenyl-N ′-(1,3-dimethylbutyl) -p-phenylenediamine; 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl, or N-oxyl compounds such as 4- [H- (OCH 2 CH 2 ) n —O] -2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl (where n = 1 to 18); It is done. The amount of the polymerization inhibitor used can be set to an amount necessary for preventing polymerization of raw materials and products in the liquid phase oxidation reaction.

本発明で用いられる触媒としては、液相酸化反応に触媒活性を有するものであればよい。また、不均一触媒および均一触媒のいずれも使用可能であるが、不均一触媒が好ましく、貴金属含有触媒がより好ましい。例えば、以下の方法により調製された貴金属含有触媒を使用することが好適であるが、市販品を使用しても構わない。   As the catalyst used in the present invention, any catalyst having catalytic activity in the liquid phase oxidation reaction may be used. Moreover, although either a heterogeneous catalyst or a homogeneous catalyst can be used, a heterogeneous catalyst is preferred, and a noble metal-containing catalyst is more preferred. For example, it is preferable to use a noble metal-containing catalyst prepared by the following method, but a commercially available product may be used.

貴金属含有触媒は、貴金属化合物を溶媒に溶解し、還元剤を用いて還元することで調製できる。この還元により目的とする貴金属含有触媒が析出する。貴金属を担体に担持させた担持触媒とすることもできるが、非担持触媒でも構わない。還元は気相で行うこともできるが、液相で行うことが好ましい。以下、液相中で貴金属化合物を還元する液相還元法について説明する。   The noble metal-containing catalyst can be prepared by dissolving a noble metal compound in a solvent and reducing it using a reducing agent. The target noble metal-containing catalyst is precipitated by this reduction. A supported catalyst in which a noble metal is supported on a carrier can be used, but a non-supported catalyst may also be used. The reduction can be performed in the gas phase, but is preferably performed in the liquid phase. Hereinafter, a liquid phase reduction method for reducing a noble metal compound in a liquid phase will be described.

貴金属含有触媒に含まれる貴金属とは、パラジウム、白金、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、金、銀、レニウム、オスミウムを指す。中でもパラジウム、白金、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、金が好ましく、パラジウムが特に好ましい。貴金属含有触媒の製造に使用する貴金属化合物は特に限定されないが、例えば、貴金属の、塩化物、酸化物、酢酸塩、硝酸塩、硫酸塩、テトラアンミン錯体、アセチルアセトナト錯体等が好ましく、貴金属の、塩化物、酸化物、酢酸塩、硝酸塩、硫酸塩がより好ましく、貴金属の、塩化物、酢酸塩、硝酸塩が特に好ましい。   The noble metal contained in the noble metal-containing catalyst refers to palladium, platinum, rhodium, ruthenium, iridium, gold, silver, rhenium, and osmium. Of these, palladium, platinum, rhodium, ruthenium, iridium and gold are preferable, and palladium is particularly preferable. The noble metal compound used for the production of the noble metal-containing catalyst is not particularly limited. For example, noble metal chlorides, oxides, acetates, nitrates, sulfates, tetraammine complexes, acetylacetonate complexes, etc. are preferable. More preferred are oxides, oxides, acetates, nitrates and sulfates, and particularly preferred are noble metal chlorides, acetates and nitrates.

まず、上記の貴金属化合物を溶媒に溶解して貴金属化合物溶液とする。この溶媒としては、水、アルコール類、ケトン類、有機酸類および炭化水素類よりなる群から選ばれる1種または2種以上の溶媒を用いることができる。貴金属化合物溶液における貴金属化合物の濃度は、0.1質量%以上が好ましく、0.2質量%以上がより好ましく、0.5質量%以上が特に好ましい。また、20質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、7質量%以下が特に好ましい。   First, the above noble metal compound is dissolved in a solvent to obtain a noble metal compound solution. As this solvent, one or two or more solvents selected from the group consisting of water, alcohols, ketones, organic acids and hydrocarbons can be used. The concentration of the noble metal compound in the noble metal compound solution is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, and particularly preferably 0.5% by mass or more. Moreover, 20 mass% or less is preferable, 10 mass% or less is more preferable, and 7 mass% or less is especially preferable.

次いで、貴金属化合物溶液に還元剤を加えて貴金属化合物を還元する。用いる還元剤は特に限定されないが、例えば、ヒドラジン、ホルムアルデヒド、水素化ホウ素ナトリウム、水素、ギ酸、ギ酸の塩、エチレン、プロピレンおよびイソブチレン等が挙げられる。   Next, a reducing agent is added to the noble metal compound solution to reduce the noble metal compound. The reducing agent to be used is not particularly limited, and examples thereof include hydrazine, formaldehyde, sodium borohydride, hydrogen, formic acid, formic acid salts, ethylene, propylene, and isobutylene.

還元剤が気体の場合、貴金属化合物溶液中への溶解度を上げるためにオートクレーブ等の加圧装置中で行うことが好ましい。その際、加圧装置の内部は還元剤で加圧することが好ましい。その圧力は通常0.2〜1.1MPa(ゲージ圧)である。   When the reducing agent is a gas, it is preferably carried out in a pressurizing apparatus such as an autoclave in order to increase the solubility in the noble metal compound solution. In that case, it is preferable to pressurize the inside of a pressurization apparatus with a reducing agent. The pressure is usually 0.2 to 1.1 MPa (gauge pressure).

また、還元剤が液体の場合、貴金属の還元を行う装置に制限はなく、貴金属化合物溶液中に還元剤を添加することで行うことができる。このときの還元剤の使用量は特に限定されないが、貴金属化合物1モルに対して通常1〜100モル程度である。   When the reducing agent is a liquid, there is no limitation on the apparatus for reducing the noble metal, and the reduction can be performed by adding the reducing agent to the noble metal compound solution. Although the usage-amount of a reducing agent at this time is not specifically limited, It is about 1-100 mol normally with respect to 1 mol of noble metal compounds.

還元時の系の温度および還元時間は、還元方法、用いる貴金属化合物、溶媒および還元剤等により異なるので一概にいえないが、液相還元法の場合、還元温度は0〜100℃、還元時間は0.5〜24時間が好ましい。   The temperature and reduction time of the system at the time of reduction vary depending on the reduction method, the noble metal compound used, the solvent, the reducing agent, etc., but in general, in the case of the liquid phase reduction method, the reduction temperature is 0 to 100 ° C., and the reduction time is 0.5-24 hours are preferred.

担持触媒を調製する場合は、貴金属化合物溶液に担体を分散させること以外は担体を使用しない場合と同様に還元すればよい。担体としては、例えば、活性炭、カーボンブラック、シリカ、アルミナ、マグネシア、カルシア、チタニアおよびジルコニア等を挙げることができるが、中でも活性炭、シリカ、アルミナが好ましく用いられる。貴金属の担持率は、担持前の担体質量に対して0.1質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましく、2質量%以上がさらに好ましく、4質量%以上が特に好ましい。また、40質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましく、20質量%以下がさらに好ましく、15質量%以下が特に好ましい。   When preparing a supported catalyst, it may be reduced in the same manner as when the support is not used, except that the support is dispersed in the noble metal compound solution. Examples of the carrier include activated carbon, carbon black, silica, alumina, magnesia, calcia, titania and zirconia. Among them, activated carbon, silica and alumina are preferably used. The loading ratio of the noble metal is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, further preferably 2% by mass or more, and particularly preferably 4% by mass or more with respect to the mass of the carrier before loading. Moreover, 40 mass% or less is preferable, 30 mass% or less is more preferable, 20 mass% or less is further more preferable, and 15 mass% or less is especially preferable.

還元により析出した沈殿物(貴金属含有触媒)は通常、例えば、ろ過、遠心分離等の方法によりろ別される。分離された貴金属含有触媒は適宜乾燥される。乾燥方法は特に限定されず、種々の方法を用いることができる。調製した貴金属含有触媒の物性は、BET表面積測定、XRD測定、COパルス吸着法、TEM測定等により確認できる。   The precipitate (noble metal-containing catalyst) deposited by reduction is usually filtered by a method such as filtration or centrifugation. The separated noble metal-containing catalyst is appropriately dried. The drying method is not particularly limited, and various methods can be used. The physical properties of the prepared noble metal-containing catalyst can be confirmed by BET surface area measurement, XRD measurement, CO pulse adsorption method, TEM measurement, and the like.

貴金属含有触媒は、液相酸化反応を行う反応液に懸濁させた状態で使用するのが好ましい。反応液中の貴金属含有触媒の量は、液相酸化反応を行う反応容器内に存在する溶液100質量%に対して、その反応容器内に存在する触媒として0.01質量%以上が好ましく、0.2質量%以上がより好ましい。また、50質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましい。   The noble metal-containing catalyst is preferably used in a state of being suspended in a reaction solution for performing a liquid phase oxidation reaction. The amount of the noble metal-containing catalyst in the reaction solution is preferably 0.01% by mass or more as the catalyst existing in the reaction vessel with respect to 100% by mass of the solution existing in the reaction vessel in which the liquid phase oxidation reaction is performed. More preferably 2% by mass or more. Moreover, 50 mass% or less is preferable, and 30 mass% or less is more preferable.

本発明では、反応容器の液相部に酸素含有ガスを供して、酸素含有ガス中の分子状酸素によりオレフィンまたはα,β−不飽和アルデヒドを酸化する。このとき、反応容器の気相部に当該酸素含有ガスより酸素濃度の低い不活性ガス含有ガスを供しつつ、前記液相部から前記気相部に移動した未反応酸素を排ガスとして反応容器外に排出する。   In the present invention, an oxygen-containing gas is supplied to the liquid phase part of the reaction vessel, and the olefin or α, β-unsaturated aldehyde is oxidized by molecular oxygen in the oxygen-containing gas. At this time, while supplying an inert gas-containing gas having a lower oxygen concentration than the oxygen-containing gas to the gas phase portion of the reaction vessel, unreacted oxygen that has moved from the liquid phase portion to the gas phase portion is exhausted to the outside of the reaction vessel. Discharge.

酸素含有ガスとしては、酸素濃度が21体積%を超えていることが好ましく、酸素濃度が50体積%以上、100体積%以下であることがより好ましい。酸素含有ガスは、酸素製造設備から得られる高濃度の酸素ガスに対し、必要に応じて、窒素、二酸化炭素、水蒸気等のガスを含有させて所定の酸素濃度に調整することができる。   The oxygen-containing gas preferably has an oxygen concentration exceeding 21% by volume, and more preferably has an oxygen concentration of 50% by volume or more and 100% by volume or less. The oxygen-containing gas can be adjusted to a predetermined oxygen concentration by containing a gas such as nitrogen, carbon dioxide, water vapor, or the like, as required, with respect to the high-concentration oxygen gas obtained from the oxygen production facility.

本発明では、酸素含有ガスは液相部に供給されるが、この方法には、例えば、ガス分散器を用いて液相中に微細な泡状で供給する方法が挙げられる。ガス分散器としては、例えば、多孔板、ノズル、多孔質板などが挙げられる。酸素含有ガスの空塔速度としては、0.2cm/s以上が好ましく、0.5cm/s以上がより好ましい。また、30cm/s以下が好ましく、25cm/s以下がより好ましい。酸素含有ガスに含まれる分子状酸素の量は、オレフィンまたはα,β−不飽和アルデヒド1モルに対して、0.1モル以上が好ましく、0.3モル以上がより好ましく、0.5モル以上がさらに好ましい。また、30モル以下が好ましく、25モル以下がより好ましく、20モル以下がさらに好ましい。   In the present invention, the oxygen-containing gas is supplied to the liquid phase part. This method includes, for example, a method of supplying the liquid phase in the form of fine bubbles using a gas disperser. Examples of the gas distributor include a perforated plate, a nozzle, and a porous plate. The superficial velocity of the oxygen-containing gas is preferably 0.2 cm / s or more, and more preferably 0.5 cm / s or more. Moreover, 30 cm / s or less is preferable and 25 cm / s or less is more preferable. The amount of molecular oxygen contained in the oxygen-containing gas is preferably 0.1 mol or more, more preferably 0.3 mol or more, more preferably 0.5 mol or more with respect to 1 mol of the olefin or α, β-unsaturated aldehyde. Is more preferable. Moreover, 30 mol or less is preferable, 25 mol or less is more preferable, and 20 mol or less is further more preferable.

液相酸化反応において、反応容器内の液相部を通過して気相部に移動した未反応酸素は、気相部において可燃性混合物を形成する恐れがあるため、前記反応容器の気相部に液相に供する酸素含有ガスより酸素濃度の低い不活性ガス含有ガスを供給しながら排ガスとして反応容器外に排出する。すなわち、気相部に移動した未反応酸素を不活性ガス含有ガスにより希釈した上で、その気相部に存在するガスを排ガスとして反応容器外に排出する。不活性ガス含有ガスは、酸素濃度が6体積%以下であることが好ましく、3体積%以下、0体積%以上であることがより好ましい。不活性ガスとしては、窒素、二酸化炭素、水蒸気等を用いることができ、この中に、液相に供する酸素含有ガスより酸素濃度の低い範囲内で酸素および/または可燃性混合物を形成しない範囲で可燃性物質が含有していても構わない。可燃性混合物の爆発限界には、可燃性物質ガス濃度に着目した爆発下限濃度、爆発上限界濃度、また、酸素濃度に着目した限界酸素濃度があるが、限界酸素濃度が安全管理上、用いられる。限界酸素濃度は、反応液組成、反応温度、圧力により様々であるので、その系における値を事前に入手し、それ以下に管理する必要がある。   In the liquid phase oxidation reaction, unreacted oxygen that has passed through the liquid phase part in the reaction vessel and moved to the gas phase part may form a combustible mixture in the gas phase part. The exhaust gas is discharged out of the reaction vessel as exhaust gas while supplying an inert gas-containing gas having a lower oxygen concentration than the oxygen-containing gas supplied to the liquid phase. That is, after unreacted oxygen that has moved to the gas phase is diluted with an inert gas-containing gas, the gas present in the gas phase is discharged out of the reaction vessel as exhaust gas. The inert gas-containing gas preferably has an oxygen concentration of 6% by volume or less, more preferably 3% by volume or less, and more preferably 0% by volume or more. As the inert gas, nitrogen, carbon dioxide, water vapor or the like can be used, and in this range, oxygen and / or a combustible mixture is not formed within a range where the oxygen concentration is lower than that of the oxygen-containing gas used for the liquid phase. A flammable substance may be contained. Explosive limits of combustible mixtures include lower explosive lower limit concentration, upper explosive upper limit concentration focusing on combustible substance gas concentration, and upper limit oxygen concentration focusing on oxygen concentration, but the critical oxygen concentration is used for safety management . Since the critical oxygen concentration varies depending on the reaction solution composition, reaction temperature, and pressure, it is necessary to obtain a value in the system in advance and manage it below that value.

不活性ガス含有ガスの供給方法としては、爆発回避の観点から、予め不活性ガス含有ガスを気相部に供給し、液相部への酸素含有ガスの供給開始後も、継続して連続的に供給する方法が好ましい。酸素含有ガスの供給方法としては、液相部に連続的または間欠的に供給する方法が好ましい。この際、気相部中の酸素濃度は、ジルコニア式、ガルバニ式、磁気式などの酸素計を用いて連続的に監視することが好ましい。   As a method for supplying the inert gas-containing gas, from the viewpoint of avoiding an explosion, the inert gas-containing gas is supplied to the gas phase portion in advance and continuously after the start of the supply of the oxygen-containing gas to the liquid phase portion. The method of supplying to is preferable. As a method for supplying the oxygen-containing gas, a method of continuously or intermittently supplying the liquid phase portion is preferable. At this time, it is preferable that the oxygen concentration in the gas phase part is continuously monitored using an oxygen meter such as a zirconia type, a galvanic type, or a magnetic type.

未反応酸素を前記不活性ガス含有ガスで希釈したガスは、その後、排ガスとして反応容器外に排出される。通常、排ガスには低濃度の原料や反応溶媒が存在しているため、大気汚染防止またはコストの観点から、原料や反応溶媒を回収後、インシネエーター等で処理してから大気中に放散される。この回収法としては、吸収法、吸着法などを挙げることができる。   A gas obtained by diluting unreacted oxygen with the inert gas-containing gas is then discharged out of the reaction vessel as exhaust gas. Normally, low-concentration raw materials and reaction solvents exist in exhaust gas. Therefore, from the viewpoint of air pollution prevention or cost, after collecting the raw materials and reaction solvents, they are processed into an incinerator and then released into the atmosphere. The Examples of the recovery method include an absorption method and an adsorption method.

本発明において、本発明者らが検討した結果、酸化反応の速度は液相部に供する酸素含有ガスにより液相中に生じる気泡中の酸素分圧に依存することを見出した(以下、圧力の単位は絶対圧で表記する)。当該気泡中の酸素分圧は、0.05MPa以上が好ましく、0.1MPa以上がより好ましい。また、経済的な観点から、3MPa以下が好ましく、2.5MPa以下がより好ましい。なお、気泡中の酸素分圧は、下記式(1)により算出される。   In the present invention, as a result of investigations by the present inventors, it has been found that the rate of the oxidation reaction depends on the oxygen partial pressure in the bubbles generated in the liquid phase by the oxygen-containing gas provided to the liquid phase part (hereinafter referred to as the pressure). The unit is expressed in absolute pressure). The oxygen partial pressure in the bubbles is preferably 0.05 MPa or more, and more preferably 0.1 MPa or more. Moreover, from an economical viewpoint, 3 MPa or less is preferable and 2.5 MPa or less is more preferable. The oxygen partial pressure in the bubbles is calculated by the following formula (1).

O2b=(FvO2v−FdO2d)/(Fv−Fd−Ff) ・・・(1)
ここで、pO2b:気泡中の酸素分圧(MPa)、pO2v:排ガス中の酸素分圧(MPa)、pO2d:気相部に供給する不活性ガス含有ガス中の酸素分圧(MPa)、Fv:排ガス流量(mol/h)、Fd:気相部に供する不活性ガス含有ガス流量(mol/h)、Ff:前記不活性ガス含有ガスに同伴するガス流量(mol/h)を表す。
p O2b = (F v p O2v -F d p O2d) / (F v -F d -F f) ··· (1)
Here, p O2b: oxygen partial pressure in the bubble (MPa), p O2v: partial pressure of oxygen in the exhaust gas (MPa), p O2d: oxygen partial pressure of the inert gas-containing gas supplied to the gas phase (MPa ), F v : exhaust gas flow rate (mol / h), F d : inert gas-containing gas flow rate (mol / h) used for the gas phase portion, F f : gas flow rate accompanying the inert gas-containing gas (mol / h) h).

以下、式(1)について詳細に説明する。図2は、液相部及び気相部にそれぞれ酸素含有ガス及び不活性ガス含有ガスを供給しつつ、気相部に存在するガスを排ガスとして排出している状態における、各物理量の関係を模式的の示した一例である。気相部における全物質収支を取ると下記式(2)の関係が得られる。また、酸素に着目した酸素収支式は式(3)で表される。   Hereinafter, Formula (1) will be described in detail. FIG. 2 schematically shows the relationship between the physical quantities in a state in which the gas present in the gas phase part is discharged as exhaust gas while supplying the oxygen-containing gas and the inert gas-containing gas to the liquid phase part and the gas phase part, respectively. This is an example of the target. When the total mass balance in the gas phase is taken, the relationship of the following formula (2) is obtained. Moreover, the oxygen balance formula which paid attention to oxygen is represented by Formula (3).

Figure 2009024000
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Figure 2009024000
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気泡中の酸素分圧を表す式(1)は、式(2)、(3)からFbを消去することで得られる。なお、Fbは実測できない物理量である。pO2vの値は、通常、排ガス中の酸素濃度を実測し、これに全圧を乗じることで算出される。pO2dの値は、通常、気相部に供給する不活性ガス含有ガス中の酸素濃度を実測し、これに全圧を乗じることで算出される。したがって、pO2bは、式(1)により、不活性ガス含有ガス流量、不活性ガス含有ガスに同伴するガス流量を考慮し、実測可能な物理量をもとに算出することができる。 Formula (1) representing the oxygen partial pressure in the bubbles is obtained by eliminating F b from formulas (2) and (3). Note that Fb is a physical quantity that cannot be actually measured. The value of p O2v is usually calculated by actually measuring the oxygen concentration in the exhaust gas and multiplying this by the total pressure. The value of p O2d is usually calculated by actually measuring the oxygen concentration in the inert gas-containing gas supplied to the gas phase and multiplying this by the total pressure. Therefore, p O2b can be calculated based on a physical quantity that can be measured by using the equation (1) in consideration of the flow rate of the inert gas-containing gas and the gas flow accompanying the inert gas-containing gas.

不活性ガス含有ガスに同伴するガス流量(Ff)は、使用する不活性ガス含有ガスの種類、副生する非凝縮性ガスにより異なるが、気泡中の非凝縮性ガスと不活性ガス(Fd)の比が、気泡中の凝縮性ガスと不活性ガスに同伴する凝縮性ガス(Ff)の比になると仮定することで定式化が可能である。例えば、純酸素を酸素含有ガスとし、少量の酸素ガスを含有した窒素ガスを不活性ガス含有ガスに用い、CO2(非凝縮性ガス)が副生する場合では、下記式(4)の分配比が成り立つ。なお、ガスが凝縮するか否かは、対象としている系の温度、圧力により様々であるが、本発明の記述において、非凝縮性ガスとは、大気圧における純物質の沸点が−50℃以下のガスとする。 The gas flow rate (F f ) accompanying the inert gas-containing gas varies depending on the type of inert gas-containing gas used and the non-condensable gas by-produced, but the non-condensable gas and the inert gas (F Formulation is possible by assuming that the ratio of d ) is the ratio of the condensable gas in the bubbles to the condensable gas (F f ) accompanying the inert gas. For example, when pure oxygen is used as the oxygen-containing gas, nitrogen gas containing a small amount of oxygen gas is used as the inert gas-containing gas, and CO 2 (non-condensable gas) is produced as a by-product, the distribution of the following formula (4) The ratio holds. Whether or not the gas condenses varies depending on the temperature and pressure of the target system. In the description of the present invention, the non-condensable gas means that the boiling point of a pure substance at atmospheric pressure is −50 ° C. or less. Gas.

Figure 2009024000
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fは、まず、式(3)により、式(4)を気泡の物質量から排ガスの物質量に変換した後、式(2)に代入し、Fbを消去することで式(5)の通り表せられる。なお、CO2についてもO2と同様に、式(3)の関係が成り立つ。 F f is first converted from the amount of bubbles into the amount of exhaust gas according to equation (3), then substituted into equation (2), and F b is eliminated to eliminate equation (5). It is expressed as follows. Note that the relationship of Equation (3) holds for CO 2 as well as O 2 .

Figure 2009024000
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式(5)の意味するところとしては、右辺前半の項は非凝縮性ガス量全体に占める不活性ガスの割合を表し、右辺後半の項(中括弧内)はFbおよびFfにより気相に同伴される凝縮性ガスの全量を表している。右辺の各量はいずれも実測をもとに入手可能なものであり、これらからFfを算出することが可能である。式(5)は、Ffの算出方法を示した一例であるが、不活性ガスの種類、副生するガス成分を変えても上記と同様な方法で分配比を決めることでFfを求めることができる。 As for the meaning of equation (5), the first half of the right side represents the ratio of the inert gas in the total amount of non-condensable gas, and the second half of the right side (in the braces) represents the gas phase by F b and F f. Represents the total amount of condensable gas entrained in Each quantity on the right side is available based on actual measurement, and F f can be calculated from these. Equation (5) is an example showing a method for calculating F f , but F f is obtained by determining the distribution ratio in the same manner as described above even if the type of inert gas and the gas components by-produced are changed. be able to.

反応圧力(全圧)は、上記のような気泡中の酸素分圧が得られる圧力であれば、特に制限されるものではないが、0.10MPa以上が好ましく、0.15MPa以上がより好ましい。また、10MPa以下が好ましく、8MPa以下がより好ましい。   The reaction pressure (total pressure) is not particularly limited as long as it is a pressure capable of obtaining the oxygen partial pressure in the bubbles as described above, but is preferably 0.10 MPa or more, and more preferably 0.15 MPa or more. Moreover, 10 MPa or less is preferable and 8 MPa or less is more preferable.

液相酸化反応を行う温度は、用いる反応溶媒および原料によって適宜選択される。反応温度は、60℃以上が好ましく、70℃以上がより好ましい。また、200℃以下が好ましく、150℃以下がより好ましい。   The temperature at which the liquid phase oxidation reaction is performed is appropriately selected depending on the reaction solvent and the raw material used. The reaction temperature is preferably 60 ° C. or higher, more preferably 70 ° C. or higher. Moreover, 200 degrees C or less is preferable and 150 degrees C or less is more preferable.

液相酸化反応は、回分式、連続式いずれの方法おいても実施することができるが、工業的には連続式の方が好ましく用いられる。貴金属含有触媒を反応液中に懸濁させて液相酸化反応をする場合には、例えば、液相部と気相部を有する反応容器を備えた気泡塔型反応器、撹拌槽型反応器などが好ましく用いられる。反応容器は必要に応じて、2基以上を多段直列に配置し、反応液が各槽を順次流通するようにして液相酸化反応を実施することもできる。反応液の反応容器内における滞留時間は、貴金属含有触媒の量、反応温度、圧力等により適宜選択できるが、通常0.1hr以上、好ましくは0.2hr以上であり、10hr以下、好ましくは8hr以下である。   The liquid phase oxidation reaction can be carried out by either a batch method or a continuous method, but the industrial method is preferably used industrially. When the noble metal-containing catalyst is suspended in the reaction solution and subjected to the liquid phase oxidation reaction, for example, a bubble column reactor equipped with a reaction vessel having a liquid phase part and a gas phase part, a stirred tank reactor, etc. Is preferably used. If necessary, two or more reaction vessels may be arranged in a multistage series, and the liquid phase oxidation reaction may be carried out so that the reaction solution sequentially flows through each tank. The residence time of the reaction solution in the reaction vessel can be appropriately selected depending on the amount of the noble metal-containing catalyst, the reaction temperature, the pressure, etc., but is usually 0.1 hr or more, preferably 0.2 hr or more, and 10 hr or less, preferably 8 hr or less. It is.

貴金属含有触媒の粒径が大きい場合および比重が大きい場合は、重力による沈降分離を実施できるが、貴金属含有触媒の粒径が小さい場合および比重が小さい場合は、重力の代わりに遠心力を利用した遠心分離、重力、加圧または減圧を利用してろ材と称する隔壁によってろ過ケーキとろ液とに分離するろ過を用いることが好ましい。直列多段槽型反応器を使用する場合、各槽の出口に触媒分離器を配置して、貴金属含有触媒と反応混合液の分離を行い、貴金属含有触媒は元の槽に返送し反応混合液は次の槽に送液することが好ましい。   When the particle size of the noble metal-containing catalyst is large and the specific gravity is large, sedimentation separation by gravity can be performed. However, when the particle size of the noble metal-containing catalyst is small and the specific gravity is small, centrifugal force is used instead of gravity. It is preferable to use filtration that separates the filter cake and the filtrate by a partition called a filter medium using centrifugal separation, gravity, pressurization, or reduced pressure. When using a series multi-stage tank reactor, place a catalyst separator at the outlet of each tank to separate the noble metal-containing catalyst and the reaction mixture, return the noble metal-containing catalyst to the original tank, It is preferable to send the solution to the next tank.

本発明の方法では反応液中のオレフィンおよびα,β−不飽和アルデヒドを分離することが好ましい。オレフィン及びα,β−不飽和アルデヒドは可能であれば同時に分離してもよいが、沸点の関係から、オレフィンの分離、α,β−不飽和アルデヒドの分離の順に実施することが好ましい。   In the method of the present invention, it is preferable to separate the olefin and the α, β-unsaturated aldehyde in the reaction solution. The olefin and the α, β-unsaturated aldehyde may be separated at the same time if possible, but it is preferable to carry out the separation of the olefin and the separation of the α, β-unsaturated aldehyde in order of the boiling point.

本発明で好ましく用いられるオレフィンは低沸点であるため、オレフィンの分離は平衡フラッシュ蒸留により行うのが好ましい。平衡フラッシュ蒸留とは、混合物を(必要に応じて加熱し)減圧弁を経て分離器内にフラッシュ(噴射)させることで温度、圧力に対応したガスと液体に分離する操作のことである。本発明において、フラッシュさせる前の反応液の温度は反応温度±15℃の範囲から、また圧力は反応圧力±反応圧力×0.3の範囲の中から設定することが好ましいが、反応温度、反応圧力の反応液をそのままフラッシュさせることがより好ましい。分離器内の圧力は、0.1MPa〜反応圧力×0.95の範囲とすることが好ましい。平衡フラッシュ蒸留により、主にオレフィンを主成分とする蒸気とそれ以外の液体に分離される。平衡フラッシュ蒸留は、分離塔1段の分離操作であるため、蒸気には通常α,β−不飽和アルデヒド、溶媒成分、溶存ガス等が含まれる。より高度な分離を必要とする場合、棚段塔、充填塔など通常の蒸留塔を用いることもできる。蒸気は、圧縮または冷却操作によりオレフィンガスを液化するか、オレフィンの溶解性が高い溶媒などの溶剤を用いて吸収させた後、反応容器にリサイクルし反応に供することが好ましい。   Since the olefin preferably used in the present invention has a low boiling point, the separation of the olefin is preferably carried out by equilibrium flash distillation. Equilibrium flash distillation is an operation of separating the mixture into gas and liquid corresponding to temperature and pressure by flushing (injecting) the mixture into the separator through a pressure reducing valve (heating as necessary). In the present invention, the temperature of the reaction solution before flushing is preferably set within the range of reaction temperature ± 15 ° C., and the pressure is preferably set within the range of reaction pressure ± reaction pressure × 0.3. It is more preferable to flush the pressure reaction liquid as it is. The pressure in the separator is preferably in the range of 0.1 MPa to reaction pressure × 0.95. By the equilibrium flash distillation, it is separated into vapor mainly composed of olefin and other liquid. Equilibrium flash distillation is a separation operation in one stage of the separation tower, and therefore the vapor usually contains α, β-unsaturated aldehyde, a solvent component, dissolved gas, and the like. When a higher degree of separation is required, a normal distillation column such as a plate column or a packed column can be used. The vapor is preferably liquefied by compression or cooling operation or absorbed by using a solvent such as a solvent having high olefin solubility, and then recycled to the reaction vessel for use in the reaction.

オレフィンの分離後引き続いて、α,β−不飽和アルデヒドの分離を実施することができる。この分離には、慣用の蒸留操作、抽出操作、膜分離操作等により行うことができるが、連続式の多段蒸留塔を用いることが好ましい。上記連続式の多段蒸留塔としては、リボイラーとコンデンサーを含めた段数が3段以上、より好ましくは4段以上、さらに好ましくは5段以上の蒸留塔が好ましい。このような蒸留塔としては、例えば、ガスと液を十字流で接触させる形式の泡鐘トレイ、多孔板トレイ、バブルトレイ、ジェットトレイなど;ガスと液を向流で接触させる形式のターボグリッドトレイ、リップルトレイ、デュアルフロートレイ、キッテルトレイなど;それ以外の方法で気液を接触させる形式のバッフルトレイ、ディスクドーナツトレイなどの棚段塔;また、例えば、ラシヒリング、ポールリング、インターロックサドル、ディクソンパッキング、マクマホンパッキング等の不規則充填材およびスルーザーパッキングに代表される規則充填材が充填された充填塔等、一般に用いられている蒸留塔を使用することができる。上記の段数とは、棚段塔、充填塔ともに理論段数を示す。塔底温度は重合防止の観点から、好ましくは150℃以下、より好ましくは120℃以下、さらに好ましくは90℃以下で操作する。操作圧力は、塔底の好ましい温度の範囲内において、大気圧、加圧、減圧の圧力から選ばれる。また、必要に応じて塔頂液の一部を蒸留塔に還流することができ、還流比は好ましくは0.05以上、より好ましくは0.1以上であり、好ましくは20以下、より好ましくは15以下である。塔内の重合を防止するため、前記重合防止剤を使用することが好ましい。必要に応じて分子状酸素のエアーバブリングを併用することも可能である。塔頂より得られるα,β−不飽和アルデヒドには、溶媒が含有していてもよい。α,β−不飽和アルデヒドを含む塔頂液は反応容器にリサイクルされ、再び反応に利用することが好ましい。この場合、α,β−不飽和カルボン酸が塔頂液に含まれていても差し支えない。   Subsequent to the separation of the olefin, a separation of the α, β-unsaturated aldehyde can be carried out. This separation can be performed by a conventional distillation operation, extraction operation, membrane separation operation or the like, but it is preferable to use a continuous multistage distillation column. The continuous multi-stage distillation column is preferably a distillation column having a number of stages including a reboiler and a condenser of 3 or more, more preferably 4 or more, and even more preferably 5 or more. Examples of such distillation columns include bubble bell trays, perforated plate trays, bubble trays, jet trays, etc., in which gas and liquid are brought into contact in a cross flow; turbo grid trays in which gas and liquid are brought into contact in countercurrent , Ripple trays, dual flow trays, kittel trays, etc .; plate towers such as baffle trays, disc donut trays, etc. that are otherwise in contact with gas and liquid; and for example, Raschig rings, pole rings, interlock saddles, Dickson A generally used distillation column such as a packed column packed with an irregular packing material such as packing or McMahon packing and a regular packing material typified by a throughr packing can be used. The number of plates above indicates the number of theoretical plates for both the tower column and packed column. The column bottom temperature is preferably 150 ° C. or lower, more preferably 120 ° C. or lower, and still more preferably 90 ° C. or lower, from the viewpoint of preventing polymerization. The operating pressure is selected from atmospheric pressure, pressurized pressure, and reduced pressure within the preferable temperature range at the bottom of the column. If necessary, a part of the column top liquid can be refluxed to the distillation column, and the reflux ratio is preferably 0.05 or more, more preferably 0.1 or more, preferably 20 or less, more preferably 15 or less. In order to prevent polymerization in the tower, it is preferable to use the polymerization inhibitor. If necessary, molecular oxygen air bubbling can be used in combination. The α, β-unsaturated aldehyde obtained from the top of the column may contain a solvent. The column top liquid containing the α, β-unsaturated aldehyde is preferably recycled to the reaction vessel and used again for the reaction. In this case, α, β-unsaturated carboxylic acid may be contained in the column top liquid.

本発明の方法では、α,β−不飽和アルデヒドを分離した後の反応混合液について、引き続き溶媒の分離を実施することが好ましい。この分離には、前述のα,β−不飽和アルデヒドの分離と同様に、慣用の蒸留操作、抽出操作、膜分離操作等により行うことができる。蒸留操作による分離を例に挙げて説明すると、例えば、連続式の多段蒸留塔による分離が好ましく用いられる。このような蒸留塔およびその操作条件としては、前記掲げた蒸留塔およびその操作条件を用いることが好ましい。ここで、分離した溶媒は、回収し再び反応に利用することが好ましい。   In the method of the present invention, it is preferable that the solvent is subsequently separated from the reaction mixture after the separation of the α, β-unsaturated aldehyde. This separation can be performed by a conventional distillation operation, extraction operation, membrane separation operation, etc., in the same manner as the above-described separation of the α, β-unsaturated aldehyde. When the separation by distillation operation is described as an example, for example, separation by a continuous multistage distillation column is preferably used. As such a distillation column and its operating conditions, it is preferable to use the above-mentioned distillation column and its operating conditions. Here, the separated solvent is preferably recovered and used again for the reaction.

本発明の方法では、溶媒を分離した後の反応混合液について、引き続いてα,β−不飽和カルボン酸の分離を実施することが好ましい。この分離には、前述のα,β−不飽和アルデヒドの分離と同様に、慣用の蒸留操作、抽出操作、膜分離操作等により行うことができるが、蒸留操作による分離が好ましく用いられる。連続式の多段蒸留塔による分離が好ましく、このような蒸留塔およびその操作条件としては、前記の蒸留塔およびその操作条件を用いることが好ましい。   In the method of the present invention, it is preferable that the α, β-unsaturated carboxylic acid is subsequently separated from the reaction mixture after separating the solvent. This separation can be carried out by a conventional distillation operation, extraction operation, membrane separation operation, etc., as in the above-described separation of the α, β-unsaturated aldehyde, but separation by distillation operation is preferably used. Separation by a continuous multistage distillation column is preferable, and as such a distillation column and its operating conditions, it is preferable to use the above-mentioned distillation column and its operating conditions.

これより、塔頂から粗α,β−不飽和カルボン酸を得ることができる。目的生成物であるα,β−不飽和カルボン酸が(メタ)アクリル酸の場合、ここで得られた粗(メタ)アクリル酸は、メタノールとエステル化反応させて(メタ)アクリル酸メチルを製造したり、晶析操作などで精製して高純度(メタ)アクリル酸を製造したりすることに利用できる。塔底からは、α,β−不飽和カルボン酸無水物などを含有する高沸点成分が得られる。塔底液の中にはα,β−不飽和カルボン酸が含まれていてもよい。この含有量としては塔底液の質量に対して、0.1質量%以上が好ましく、より好ましくは0.5質量%以上であり、10質量%以下が好ましく、より好ましくは5質量%以下である。   Thereby, crude α, β-unsaturated carboxylic acid can be obtained from the top of the column. When the target product α, β-unsaturated carboxylic acid is (meth) acrylic acid, the crude (meth) acrylic acid obtained here is esterified with methanol to produce methyl (meth) acrylate. Or purified by a crystallization operation or the like to produce high purity (meth) acrylic acid. From the bottom of the column, a high boiling point component containing α, β-unsaturated carboxylic acid anhydride or the like is obtained. The bottom liquid may contain α, β-unsaturated carboxylic acid. The content is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, and preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, with respect to the mass of the column bottom liquid. is there.

次に本発明の好ましい実施形態及びそれを行う装置構成を図面により説明するが、本発明は以下の内容に限定されるものではない。   Next, preferred embodiments of the present invention and apparatus configurations for performing the same will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following contents.

図1は、オレフィンを酸化してα,β−不飽和カルボン酸を製造する装置の構成を示す系統図である。図1において、液相酸化反応器101の上部にはオレフィン・溶媒供給ライン1(オレフィンと溶媒は、それぞれ専用のラインによって供給しても差し支えない。)、不活性ガス含有ガス供給ライン2、排ガスライン4、触媒循環ライン6、オレフィン循環ライン8、アルデヒド循環ライン10および溶媒循環ライン12が接続しており、液相酸化反応器101の底部には酸素含有ガス供給ライン3、反応液抜取出ライン5が接続している。   FIG. 1 is a system diagram showing the configuration of an apparatus for producing an α, β-unsaturated carboxylic acid by oxidizing an olefin. In FIG. 1, an olefin / solvent supply line 1 (the olefin and the solvent may be supplied through dedicated lines), an inert gas-containing gas supply line 2 and exhaust gas are provided above the liquid phase oxidation reactor 101. Line 4, catalyst circulation line 6, olefin circulation line 8, aldehyde circulation line 10 and solvent circulation line 12 are connected, and at the bottom of liquid phase oxidation reactor 101, oxygen-containing gas supply line 3, reaction liquid extraction line 5 is connected.

このような装置により液相酸化反応を実施するには、まず溶媒と触媒(触媒供給ラインは不図示)を液相酸化反応器101に仕込み、気相部の爆鳴気形成を防止するため、ライン2から不活性ガス含有ガスを液相酸化反応器の気相部に導入しておく。次いで液相酸化反応器101に、オレフィンと溶媒をライン1から供給し、酸素含有ガスをライン3から導入して、ライン2から不活性ガス含有ガスを供給しながら、液相中でオレフィンの酸化を行う。未反応酸素ガスを不活性ガス含有ガスで希釈したガスは、ライン4から排出される。ライン4の途中に未反応オレフィン成分、溶媒成分などを回収するための吸収塔(不図示)を設けることができる。吸収塔で回収したオレフィン成分は、液相酸化反応器101に戻される。高濃度の酸素ガスを用いた場合、吸収塔の負荷が低減でき、オレフィンのリサイクル量も少なくできる。   In order to carry out the liquid phase oxidation reaction with such an apparatus, first, a solvent and a catalyst (a catalyst supply line is not shown) are charged into the liquid phase oxidation reactor 101 to prevent the formation of a squealing gas in the gas phase. An inert gas-containing gas is introduced from the line 2 into the gas phase portion of the liquid phase oxidation reactor. Next, the olefin and the solvent are supplied from the line 1 to the liquid phase oxidation reactor 101, the oxygen-containing gas is introduced from the line 3, and the inert gas-containing gas is supplied from the line 2. I do. The gas obtained by diluting the unreacted oxygen gas with the inert gas-containing gas is discharged from the line 4. An absorption tower (not shown) for recovering unreacted olefin components, solvent components, and the like can be provided in the middle of the line 4. The olefin component recovered by the absorption tower is returned to the liquid phase oxidation reactor 101. When high concentration oxygen gas is used, the load on the absorption tower can be reduced and the amount of olefin recycled can be reduced.

得られた反応液は触媒と共にライン5により抜き出され、固液分離器102において触媒が分離される。分離された触媒はライン6から液相酸化反応器101に戻され、触媒が除かれた反応液は触媒分離後反応液ライン7からフラッシュ塔103に送られる。フラッシュ塔103においてフラッシュさせ、オレフィン成分に富むガスは、ライン8から液相酸化反応器101に戻される。一方、フラッシュ塔103の塔底からオレフィンを分離した反応液を抜き出し、オレフィン分離後反応液ライン9から多段蒸留塔104に送られる。   The obtained reaction liquid is extracted along with the catalyst through the line 5, and the catalyst is separated in the solid-liquid separator 102. The separated catalyst is returned to the liquid phase oxidation reactor 101 from the line 6, and the reaction liquid from which the catalyst has been removed is sent from the reaction liquid line 7 to the flash column 103 after the catalyst separation. The gas that is flushed in the flash column 103 and rich in olefin components is returned to the liquid phase oxidation reactor 101 from line 8. On the other hand, the reaction liquid from which the olefin has been separated is extracted from the bottom of the flash tower 103 and sent from the reaction liquid line 9 to the multistage distillation tower 104 after the olefin separation.

多段蒸留塔104において、塔頂より、主にα,β−不飽和アルデヒドを含有する留分がライン10から液相酸化反応器101に戻される。一方、多段蒸留塔104の塔底からはα,β−不飽和アルデヒドを分離した反応液を抜き出し、アルデヒド分離後反応液ライン11から多段蒸留塔105に送られる。   In the multistage distillation column 104, a fraction mainly containing α, β-unsaturated aldehyde is returned from the line 10 to the liquid phase oxidation reactor 101 from the top of the column. On the other hand, the reaction solution from which the α, β-unsaturated aldehyde has been separated is withdrawn from the bottom of the multistage distillation column 104 and sent from the reaction solution line 11 to the multistage distillation column 105 after the aldehyde separation.

多段蒸留塔105において、塔頂より、主に溶媒を含有する留分がライン12から液相酸化反応器101に戻される。一方、多段蒸留塔105の塔底からは溶媒を分離した反応液を抜き出し、溶媒分離後反応液ライン13から多段蒸留塔106に送られる。液相酸化反応で生成した水を除くため、ライン13の途中に脱水塔(不図示)を設けることもできる。また、溶媒の損失分はライン1より補充される。   In the multistage distillation column 105, a fraction containing mainly a solvent is returned from the line 12 to the liquid phase oxidation reactor 101 from the top of the column. On the other hand, the reaction solution from which the solvent has been separated is withdrawn from the bottom of the multistage distillation column 105, and is sent from the reaction solution line 13 to the multistage distillation column 106 after the solvent separation. In order to remove water generated by the liquid phase oxidation reaction, a dehydration tower (not shown) can be provided in the middle of the line 13. The solvent loss is replenished from line 1.

多段蒸留塔106において、塔頂より、α,β−不飽和カルボン酸がカルボン酸取出ライン14により抜き出される。また、多段蒸留塔106の塔底からは残渣分と高沸点成分が高沸点成分ライン15より抜き出される。   In the multistage distillation column 106, α, β-unsaturated carboxylic acid is extracted from the top of the column through the carboxylic acid extraction line 14. Further, a residue and a high-boiling component are extracted from the high-boiling component line 15 from the bottom of the multistage distillation column 106.

以下に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples.

イソブチレン(IB)の転化率、メタクロレイン(MAL)、メタクリル酸(MAA)、無水メタクリル酸(ANH)およびCO2の選択率、並びにメタクリル酸の生産性は以下のように定義される。
イソブチレンの転化率(%) =(B/A)×100
メタクロレインの選択率(%) =(C/B)×100
メタクリル酸の選択率(%) =(D/B)×100
無水メタクリル酸の選択率(%) =(2×E/B)×100
CO2選択率(%) =(1/4×F/B)×100
メタクリル酸の生産性(g−MAA/(g−Pd・h))
=((D×MwM)+(E×MwA))/PD
ここで、Aは供給したイソブチレンのモル流量(mol/h)、Bは消失したイソブチレンのモル流量(mol/h)、Cは生成したメタクロレインのモル流量(mol/h)、Dは生成したメタクリル酸のモル流量(mol/h)、Eは生成した無水メタクリル酸のモル流量(mol/h)、Fは生成したCO2のモル流量(mol/h)、MwMはメタクリル酸の分子量、MwAは無水メタクリル酸の分子量、PDは反応に使用したパラジウムの質量(g)である。
The conversion of isobutylene (IB), methacrolein (MAL), methacrylic acid (MAA), methacrylic anhydride (ANH) and CO 2 selectivity, and the productivity of methacrylic acid are defined as follows.
Conversion of isobutylene (%) = (B / A) × 100
Selectivity of methacrolein (%) = (C / B) x 100
Methacrylic acid selectivity (%) = (D / B) × 100
Selectivity of methacrylic anhydride (%) = (2 × E / B) × 100
CO 2 selectivity (%) = (1/4 × F / B) × 100
Methacrylic acid productivity (g-MAA / (g-Pd · h))
= ((D × MwM) + (E × MwA)) / PD
Here, A is the molar flow rate (mol / h) of the supplied isobutylene, B is the molar flow rate (mol / h) of the disappeared isobutylene, C is the molar flow rate (mol / h) of the produced methacrolein, and D is generated. M is the molar flow rate of methacrylic acid (mol / h), E is the molar flow rate of generated methacrylic anhydride (mol / h), F is the molar flow rate of generated CO 2 (mol / h), MwM is the molecular weight of methacrylic acid, MwA Is the molecular weight of methacrylic anhydride and PD is the mass (g) of palladium used in the reaction.

また、イソブチレン揮発率および酸素(O2)転化率は、以下で定義される。
イソブチレン揮発率(%) =(G/A)×100
酸素転化率(%) =(1−H/J)×100
ここで、Gは排ガス中のイソブチレンのモル流量(mol/h)、Hは排ガス中の酸素のモル流量(mol/h)、Jは供給した酸素のモル流量(mol/h)である。
The isobutylene volatilization rate and oxygen (O 2 ) conversion rate are defined below.
Isobutylene volatility (%) = (G / A) × 100
Oxygen conversion (%) = (1-H / J) × 100
Here, G is the molar flow rate (mol / h) of isobutylene in the exhaust gas, H is the molar flow rate (mol / h) of oxygen in the exhaust gas, and J is the molar flow rate (mol / h) of supplied oxygen.

<実施例1>
(イソブチレンの液相酸化反応)
液相酸化反応を行う反応容器としては、内径126mm、容量4リットルのジャケット付きステンレス製撹拌槽式反応器を用いた。原料は溶媒と共に反応容器上部から連続的に供給し、反応液は液相部の液面を一定に保ちつつ、連続的に系外へ抜き出す構造となっている。排ガス中の酸素濃度は磁気式酸素計(横河電気社製)で常時モニターした。
<Example 1>
(Liquid-phase oxidation reaction of isobutylene)
As a reaction vessel for conducting the liquid phase oxidation reaction, a jacketed stainless steel stirred tank reactor having an inner diameter of 126 mm and a capacity of 4 liters was used. The raw material is continuously supplied together with the solvent from the upper part of the reaction vessel, and the reaction liquid is continuously extracted from the system while keeping the liquid surface of the liquid phase part constant. The oxygen concentration in the exhaust gas was constantly monitored with a magnetic oxygen meter (manufactured by Yokogawa Electric).

反応容器に予めパラジウム金属含有シリカ担持触媒(硝酸パラジウムを水に溶解し、ホルムアルデヒドを用いて還元することでシリカ担体に担持する方法で調製したもの)300g(この内、パラジウム質量は50g)と、溶媒として75質量%ターシャリーブタノール水溶液を制御液面に達するように投入した(液面は液容積が3リットルになるように調整した)。不活性ガス含有ガスとして高純度窒素ガス(純度99.99体積%以上)を反応容器上部から614g/hrで気相へ供給して圧力を1.1MPa(全圧)まで加圧し、以後圧力制御装置によりこの圧力を保持するように排ガス量を制御した。液相部の温度を110℃まで昇温し、約10分間安定させた後、液化イソブチレンを461g/hr、および溶媒(75質量%ターシャリーブタノール水溶液に、重合防止剤としてp−メトキシフェノール200ppmを含有させて調製したもの)を3688g/hrで反応容器へ連続的に供給した。このときの平均滞留時間は1.0時間であった。   300 g of a palladium metal-containing silica-supported catalyst (prepared by a method in which palladium nitrate is dissolved in water and reduced with formaldehyde and supported on a silica carrier) in a reaction vessel (of which the palladium mass is 50 g), A 75% by mass tertiary butanol aqueous solution was added as a solvent so as to reach the control liquid level (the liquid level was adjusted so that the liquid volume was 3 liters). High-purity nitrogen gas (purity 99.99% by volume or more) as an inert gas-containing gas is supplied from the upper part of the reaction vessel to the gas phase at 614 g / hr to increase the pressure to 1.1 MPa (total pressure), and then pressure control The amount of exhaust gas was controlled by the apparatus so as to maintain this pressure. After raising the temperature of the liquid phase to 110 ° C. and stabilizing for about 10 minutes, 461 g / hr of liquefied isobutylene and a solvent (75% by mass tertiary butanol aqueous solution, p-methoxyphenol 200 ppm as a polymerization inhibitor) Prepared) was continuously fed to the reaction vessel at 3688 g / hr. The average residence time at this time was 1.0 hour.

次に、窒素ガスの供給を継続して気相部圧力を保ったまま、反応容器の液相部に、圧縮酸素ボンベから酸素含有ガスとして高純度酸素ガス(純度99.6体積%以上)を焼結金属からなるスパージャーを通して連続的に供給して、液相酸化反応を開始させた。気相部において、未反応酸素が窒素ガスで希釈された状態での酸素濃度を約6体積%に保持するように、高純度酸素ガスの供給量を制御した。反応開始後4、5および6時間反応した時点で、反応液と排ガスをサンプリングし、それぞれ分析を行った。原料および生成物の分析はFIDまたはTCD検出器を備えたガスクロマトグラフィー(島津製作所社製)を用いて行った。   Next, high-purity oxygen gas (purity: 99.6% by volume or more) is supplied as an oxygen-containing gas from a compressed oxygen cylinder to the liquid phase portion of the reaction vessel while maintaining the supply of nitrogen gas and maintaining the gas phase pressure. The liquid phase oxidation reaction was started by continuously feeding through a sparger made of sintered metal. In the gas phase portion, the supply amount of high-purity oxygen gas was controlled so that the oxygen concentration in a state where unreacted oxygen was diluted with nitrogen gas was maintained at about 6% by volume. At the time of reaction for 4, 5 and 6 hours after the start of the reaction, the reaction solution and exhaust gas were sampled and analyzed respectively. The raw materials and products were analyzed using gas chromatography (manufactured by Shimadzu Corporation) equipped with a FID or TCD detector.

反応開始後4時間以降において、反応液組成、排ガス組成がほぼ定常になっていることが確認された。そこで、反応液、排ガスの分析値は、反応開始4、5および6時間後のデータを算術平均した値とした。表1に結果を示した。なお、表1には主要な条件も併記してある。また、排ガス中の分析結果は、酸素濃度6.1体積%、イソブチレン濃度6.7体積%、CO2濃度8.1体積%であった。 After 4 hours from the start of the reaction, it was confirmed that the reaction solution composition and the exhaust gas composition were almost steady. Therefore, the analysis values of the reaction liquid and the exhaust gas were values obtained by arithmetically averaging the data after 4, 5 and 6 hours from the start of the reaction. Table 1 shows the results. Table 1 also shows the main conditions. The analysis results in the exhaust gas were an oxygen concentration of 6.1% by volume, an isobutylene concentration of 6.7% by volume, and a CO 2 concentration of 8.1% by volume.

<実施例2、3>
実施例1において、全圧をそれぞれ2.5MPa及び4.9MPaに変えた以外は、同様に実施した。結果を表1に示す。
<Examples 2 and 3>
In Example 1, it implemented similarly except having changed the total pressure to 2.5 MPa and 4.9 MPa, respectively. The results are shown in Table 1.

<比較例1>
実施例1において、酸素含有ガスを空気(市販の圧縮空気ボンベ;酸素濃度21体積%)に変え、全圧を6.3MPaとし、気相部へ不活性ガス含有ガスを供給しないこと以外は、同様に実施した。結果を表1に示す。気泡中の酸素分圧は実施例1とほぼ同じため、選択率、MAA生産性は同等の結果になっていると思われる。しかし、空気酸化であるため全圧を大幅に高めなければならない。さらに、実施例1と比べ、酸素転化率が著しく低下する結果となった。
<Comparative Example 1>
In Example 1, except that the oxygen-containing gas is changed to air (commercial compressed air cylinder; oxygen concentration 21% by volume), the total pressure is 6.3 MPa, and the inert gas-containing gas is not supplied to the gas phase part. It carried out similarly. The results are shown in Table 1. Since the oxygen partial pressure in the bubbles is almost the same as in Example 1, it seems that the selectivity and MAA productivity are equivalent. However, due to air oxidation, the total pressure must be significantly increased. Further, compared with Example 1, the oxygen conversion rate was significantly reduced.

<比較例2>
実施例2において、酸素含有ガスを空気(市販の圧縮空気ボンベ;酸素濃度21体積%)に変え、気相部へ不活性ガス含有ガスを供給しないこと以外は、同様に実施した。結果を表1に示す。全圧は実施例2と同じであるが、イソブチレン転化率および酸素転化率が著しく低下し、イソブチレン揮発率が増大する結果となった。
<Comparative Example 2>
In Example 2, it implemented similarly except having changed oxygen containing gas into air (commercial compressed air cylinder; oxygen concentration 21 volume%), and not supplying an inert gas containing gas to a gaseous-phase part. The results are shown in Table 1. The total pressure was the same as in Example 2, but the isobutylene conversion rate and oxygen conversion rate were significantly reduced, resulting in an increase in isobutylene volatilization rate.

<比較例3>
実施例3において、酸素含有ガスを空気(市販の圧縮空気ボンベ;酸素濃度21体積%)に変え、気相部へ不活性ガス含有ガスを供給しないこと以外は、同様に実施した。結果を表1に示す。全圧は実施例3と同じであるが、イソブチレン転化率および酸素転化率が著しく低下し、イソブチレン揮発率が増大する結果となった。
<Comparative Example 3>
In Example 3, the same procedure was performed except that the oxygen-containing gas was changed to air (commercially compressed air cylinder; oxygen concentration 21% by volume) and the inert gas-containing gas was not supplied to the gas phase part. The results are shown in Table 1. The total pressure was the same as in Example 3, but the isobutylene conversion rate and oxygen conversion rate were significantly reduced, resulting in an increase in isobutylene volatilization rate.

Figure 2009024000
Figure 2009024000

O2b、Ffは、それぞれ式(1)、式(5)により算出した値である。 p O2b and F f are values calculated by the equations (1) and (5), respectively.

オレフィンを酸化してα,β−不飽和カルボン酸を製造する装置の構成を示す系統図である。It is a systematic diagram which shows the structure of the apparatus which oxidizes an olefin and manufactures (alpha), (beta)-unsaturated carboxylic acid. 液相部及び気相部にそれぞれ酸素含有ガス及び不活性ガス含有ガスを供給しつつ、気相部に存在するガスを排ガスとして排出している状態における、各物理量の関係を模式的の示した一例である。The relationship between each physical quantity was schematically shown in a state where the gas present in the gas phase part was discharged as exhaust gas while supplying the oxygen-containing gas and the inert gas-containing gas to the liquid phase part and the gas phase part, respectively. It is an example.

符号の説明Explanation of symbols

1 オレフィン・溶媒供給ライン
2 不活性ガス含有ガス供給ライン
3 酸素含有ガス供給ライン
4 排ガスライン
5 反応液抜取出ライン
6 触媒循環ライン
7 触媒分離後反応液ライン
8 オレフィン循環ライン
9 オレフィン分離後反応液ライン
10 アルデヒド循環ライン
11 アルデヒド分離後反応液ライン
12 溶媒循環ライン
13 溶媒分離後反応液ライン
14 カルボン酸取出ライン
15 高沸点成分ライン
101 液相酸化反応器
102 固液分離器
103 フラッシュ塔
104 多段蒸留塔
105 多段蒸留塔
106 多段蒸留塔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Olefin and solvent supply line 2 Inert gas containing gas supply line 3 Oxygen containing gas supply line 4 Exhaust gas line 5 Reaction liquid extraction line 6 Catalyst circulation line 7 Reaction liquid line after catalyst separation 8 Olefin circulation line 9 Reaction liquid after olefin separation Line 10 Aldehyde circulation line 11 Reaction liquid line after aldehyde separation 12 Solvent circulation line 13 Reaction liquid line after solvent separation 14 Carboxylic acid extraction line 15 High boiling point component line 101 Liquid phase oxidation reactor 102 Solid-liquid separator 103 Flash tower 104 Multistage distillation Tower 105 multistage distillation tower 106 multistage distillation tower

Claims (2)

反応容器内で、触媒存在下、オレフィンまたはα,β−不飽和アルデヒドを液相中で酸化してα,β−不飽和カルボン酸を製造する方法において、
前記反応容器内の液相部に酸素含有ガスを供して、前記オレフィンまたは前記α,β−不飽和アルデヒドを酸化する工程と、
前記反応容器内の気相部に、前記酸素含有ガスより酸素濃度が低い不活性ガス含有ガスを供しつつ、前記液相部から前記気相部に移動した未反応酸素を排ガスとして反応容器外に排出する工程と
を有することを特徴とするα,β−不飽和カルボン酸の製造方法。
In a method for producing an α, β-unsaturated carboxylic acid by oxidizing an olefin or α, β-unsaturated aldehyde in a liquid phase in the presence of a catalyst in a reaction vessel,
Providing an oxygen-containing gas to the liquid phase part in the reaction vessel to oxidize the olefin or the α, β-unsaturated aldehyde;
While supplying an inert gas-containing gas having an oxygen concentration lower than that of the oxygen-containing gas to the gas phase portion in the reaction vessel, unreacted oxygen moved from the liquid phase portion to the gas phase portion is discharged as an exhaust gas to the outside of the reaction vessel. And a step of discharging the α, β-unsaturated carboxylic acid.
下記式(1)により算出される、前記酸素含有ガスにより前記液相中に生じる気泡中の酸素分圧が、0.05MPa以上3MPa以下とする請求項1記載のα,β−不飽和カルボン酸の製造方法。
O2b=(FvO2v−FdO2d)/(Fv−Fd−Ff) ・・・(1)
ここで、pO2b:気泡中の酸素分圧(MPa)、pO2v:排ガス中の酸素分圧(MPa)、pO2d:気相部に供給する不活性ガス含有ガス中の酸素分圧(MPa)、Fv:排ガス流量(mol/h)、Fd:気相部に供する不活性ガス含有ガス流量(mol/h)、Ff:前記不活性ガス含有ガスに同伴するガス流量(mol/h)を表す。
The α, β-unsaturated carboxylic acid according to claim 1, wherein the oxygen partial pressure in the bubbles generated in the liquid phase by the oxygen-containing gas calculated by the following formula (1) is 0.05 MPa or more and 3 MPa or less. Manufacturing method.
p O2b = (F v p O2v -F d p O2d) / (F v -F d -F f) ··· (1)
Here, p O2b: oxygen partial pressure in the bubble (MPa), p O2v: partial pressure of oxygen in the exhaust gas (MPa), p O2d: oxygen partial pressure of the inert gas-containing gas supplied to the gas phase (MPa ), F v : exhaust gas flow rate (mol / h), F d : inert gas-containing gas flow rate (mol / h) used for the gas phase portion, F f : gas flow rate accompanying the inert gas-containing gas (mol / h) h).
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