JP2011224537A - Catalyst for dehydrating glycerin, method of producing acrolein using the catalyst, method of producing acrylic acid, and method of producing hydrophilic resin - Google Patents

Catalyst for dehydrating glycerin, method of producing acrolein using the catalyst, method of producing acrylic acid, and method of producing hydrophilic resin Download PDF

Info

Publication number
JP2011224537A
JP2011224537A JP2010212528A JP2010212528A JP2011224537A JP 2011224537 A JP2011224537 A JP 2011224537A JP 2010212528 A JP2010212528 A JP 2010212528A JP 2010212528 A JP2010212528 A JP 2010212528A JP 2011224537 A JP2011224537 A JP 2011224537A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
acrolein
acrylic acid
producing
glycerin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2010212528A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Ezawa
隆行 江澤
Masaki Okada
雅希 岡田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Shokubai Co Ltd
Original Assignee
Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Shokubai Co Ltd filed Critical Nippon Shokubai Co Ltd
Priority to JP2010212528A priority Critical patent/JP2011224537A/en
Priority to EP11765523.3A priority patent/EP2554258A4/en
Priority to US13/582,521 priority patent/US20130018161A1/en
Priority to PCT/JP2011/057700 priority patent/WO2011125623A1/en
Priority to CN201180010828XA priority patent/CN102781579A/en
Priority to EP14004139.3A priority patent/EP2886193A3/en
Publication of JP2011224537A publication Critical patent/JP2011224537A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a catalyst for dehydrating glycerin, capable of stably producing acrolein for a long period of time while reducing the amount of byproducts produced, a method of producing acrolein using the catalyst, a method of producing acrylic acid, and a method of producing a hydrophilic resin.SOLUTION: The catalyst for dehydrating glycerin includes boron phosphate wherein the molar ratio of phosphorus (P) relative to boron (B), i.e., P/B is 1.02 or greater and not greater than 2. The method of producing acrolein comprises dehydrating glycerin in the presence of the catalyst. The method of producing acrylic acid comprises oxidizing the acrolein. The method of producing a hydrophilic resin comprises polymerizing a monomer component containing the acrylic acid.

Description

本発明は、グリセリンの脱水反応に用いられる触媒、ならびに、この触媒を用いたアクロレインの製造方法、得られたアクロレインを原料とするアクリル酸の製造方法、得られたアクリル酸を原料とする親水性樹脂の製造方法などに関するものである。   The present invention relates to a catalyst used in a dehydration reaction of glycerol, a method for producing acrolein using this catalyst, a method for producing acrylic acid using the obtained acrolein as a raw material, and hydrophilicity obtained using the obtained acrylic acid as a raw material. The present invention relates to a resin manufacturing method and the like.

植物油から製造されるバイオディーゼルは、化石燃料の代替燃料としてだけではなく、二酸化炭素の排出量が少ない点でも注目され、需要の増大が見込まれている。このバイオディーゼルを製造するとグリセリンが副生するため、その有効利用を図る必要がある。   Biodiesel produced from vegetable oil is attracting attention not only as a substitute for fossil fuels but also because it emits less carbon dioxide, and demand is expected to increase. When this biodiesel is produced, glycerin is produced as a by-product, so it is necessary to make effective use of it.

グリセリンの有効利用を図る一例として、グリセリンを原料にしてアクロレインを製造する方法がある。例えば、特許文献1〜3には、リン酸ホウ素塩を含有するグリセリン脱水用触媒を用いてアクロレインを製造する方法が開示されている。   One example of effective utilization of glycerin is a method of producing acrolein using glycerin as a raw material. For example, Patent Documents 1 to 3 disclose a method for producing acrolein using a glycerol dehydration catalyst containing a boron phosphate salt.

国際公開第2007/119528号パンフレットInternational Publication No. 2007/119528 Pamphlet 特開2008−307521号公報JP 2008-307521 A 特開2009−263284号公報JP 2009-263284 A

上記従来のグリセリン脱水用触媒は、通常、リン(P)とホウ素(B)とのモル比P/Bが1であるリン酸ホウ素塩(BPO)を含有する。本発明者らは、これらのグリセリン脱水用触媒が比較的高いアクロレイン選択性を発現することを見出していたが、長期間の反応で炭素状物質が析出し、反応中の圧力損失が高くなり反応を継続することが難しくなる;アクロレイン選択率が70%程度であり、依然として不充分である;副生成物として、プロピオンアルデヒドが生成し、プロピオンアルデヒドは、アクロレインからアクリル酸を経て吸水性ポリマー(SAP;以下では「吸水性樹脂」ということがある。)を製造する際に臭気の原因物質(プロピオン酸)となる;などの問題点があった。 The conventional glycerol dehydration catalyst usually contains a boron phosphate salt (BPO 4 ) having a molar ratio P / B of phosphorus (P) and boron (B) of 1. The present inventors have found that these glycerin dehydration catalysts exhibit a relatively high acrolein selectivity, but carbon-like substances are precipitated in a long-term reaction, resulting in a high pressure loss during the reaction. The acrolein selectivity is about 70% and is still insufficient; propionaldehyde is produced as a by-product, and propionaldehyde passes through acrylic acid from acrolein and absorbs a water-absorbing polymer (SAP). Hereinafter referred to as “water-absorbing resin”), it becomes a odor-causing substance (propionic acid) in the production.

このような状況の下、本発明が解決すべき課題は、副生成物の発生量を減らしつつ、アクロレインを長期間にわたり安定して製造することができるグリセリン脱水用触媒、ならびに、この触媒を用いたアクロレインの製造方法を提供することにある。   Under such circumstances, the problem to be solved by the present invention is to provide a glycerol dehydration catalyst capable of stably producing acrolein over a long period of time while reducing the amount of by-products generated, and to use this catalyst. Another object is to provide a method for producing acrolein.

本発明者らは、種々検討の結果、リン酸ホウ素塩を含有するグリセリン脱水用触媒を用いてアクロレインを製造するにあたり、前記リン酸ホウ素塩におけるリン(P)とホウ素(B)とのモル比P/Bを所定の範囲内に調整することにより、副生成物の発生量を減しつつ、アクロレインを長期間にわたり安定して製造することができることを見出して、本発明を完成した。   As a result of various studies, the inventors have made a molar ratio of phosphorus (P) and boron (B) in the boron phosphate salt in producing acrolein using a glycerol dehydration catalyst containing the boron phosphate salt. By adjusting P / B within a predetermined range, it was found that acrolein can be stably produced over a long period of time while reducing the amount of by-products generated, and the present invention was completed.

すなわち、本発明は、リン酸ホウ素塩を含有するグリセリン脱水用触媒であって、前記リン酸ホウ素塩におけるリン(P)とホウ素(B)とのモル比P/Bが1.02以上、2以下であることを特徴とするグリセリン脱水用触媒を提供する。この触媒において、前記リン酸ホウ素塩におけるリン(P)とホウ素(B)とのモル比P/Bは、好ましくは1.05以上、1.5以下である。   That is, the present invention is a glycerol dehydration catalyst containing a boron phosphate salt, wherein the molar ratio P / B of phosphorus (P) to boron (B) in the boron phosphate salt is 1.02 or more, 2 A glycerol dehydration catalyst characterized by the following is provided. In this catalyst, the molar ratio P / B of phosphorus (P) to boron (B) in the boron phosphate salt is preferably 1.05 or more and 1.5 or less.

また、本発明は、触媒の存在下においてグリセリンを脱水させてアクロレインを製造する方法であって、前記触媒が上記のようなグリセリン脱水用触媒であることを特徴とするアクロレインの製造方法を提供する。この製造方法において、好ましくは、グリセリンガスを含有する反応ガスと触媒とを接触させる気相反応によりグリセリンを脱水させる。   The present invention also provides a method for producing acrolein by dehydrating glycerin in the presence of a catalyst, wherein the catalyst is a glycerol dehydrating catalyst as described above. . In this production method, glycerin is preferably dehydrated by a gas phase reaction in which a reaction gas containing glycerin gas and a catalyst are brought into contact with each other.

さらに、本発明は、触媒の存在下においてグリセリンを脱水させてアクロレインを製造した後、得られたアクロレインを酸化してアクリル酸を製造する方法であって、前記触媒が上記のようなグリセリン脱水用触媒であることを特徴とするアクリル酸の製造方法を提供する。   Furthermore, the present invention is a method for producing acrolein by dehydrating glycerin in the presence of a catalyst, and then oxidizing the obtained acrolein to produce acrylic acid, wherein the catalyst is used for dehydrating glycerin as described above. Provided is a method for producing acrylic acid, which is a catalyst.

さらにまた、本発明は、触媒の存在下においてグリセリンを脱水させてアクロレインを製造した後、得られたアクロレインを酸化してアクリル酸を製造し、得られたアクリル酸を含む単量体成分を重合して親水性樹脂を製造する方法であって、前記触媒が上記のようなグリセリン脱水用触媒であることを特徴とする親水性樹脂の製造方法を提供する。この製造方法において、親水性樹脂としては、例えば、吸水性樹脂および水溶性樹脂が挙げられる。この製造方法は、副生成物のうち、製造過程で臭気の原因物質(プロピオン酸)となるプロピオンアルデヒドの発生量が低減されるので、特に、吸水性樹脂の製造に有用である。   Furthermore, in the present invention, glycerol is dehydrated in the presence of a catalyst to produce acrolein, then the obtained acrolein is oxidized to produce acrylic acid, and the resulting monomer component containing acrylic acid is polymerized. Thus, there is provided a method for producing a hydrophilic resin, wherein the catalyst is a glycerol dehydration catalyst as described above. In this production method, examples of the hydrophilic resin include a water-absorbing resin and a water-soluble resin. This production method is particularly useful for the production of water-absorbent resins because the amount of propionaldehyde generated as a odor-causing substance (propionic acid) in the production process is reduced among the by-products.

本発明によれば、副生成物の発生量を減しつつ、アクロレインを長期間にわたり安定して製造することができるグリセリン脱水用触媒を提供することができる。この触媒を用いれば、グリセリンの脱水反応により、アクロレインを高収率で安定的かつ連続的に製造することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the catalyst for glycerol dehydration which can manufacture acrolein stably over a long period of time can be provided, reducing the generation amount of a by-product. If this catalyst is used, acrolein can be produced stably and continuously in a high yield by a dehydration reaction of glycerin.

≪グリセリン脱水用触媒≫
本発明のグリセリン脱水用触媒(以下では「本発明の触媒」ということがある。)は、リン酸ホウ素塩を含有するグリセリン脱水用触媒であって、前記リン酸ホウ素塩におけるリン(P)とホウ素(B)とのモル比P/Bが1.02以上、2以下であることを特徴とする。なお、モル比P/Bは、リン酸ホウ素塩を調製する際に用いる原料化合物の仕込み量から算出された値を意味する。
≪Glycerin dehydration catalyst≫
The catalyst for dehydrating glycerol of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “the catalyst of the present invention”) is a catalyst for dehydrating glycerin containing a boron phosphate salt, and the phosphorus (P) in the boron phosphate salt and The molar ratio P / B with boron (B) is 1.02 or more and 2 or less. In addition, molar ratio P / B means the value computed from the preparation amount of the raw material compound used when preparing a boron phosphate salt.

本発明の触媒において、リン酸ホウ素塩におけるリン(P)とホウ素(B)とのモル比P/Bは、通常は1.02以上、2以下、好ましくは1.05以上、1.5以下である。モル比P/Bが適正な範囲から外れると、すなわちモル比P/Bが小さすぎても、あるいは大きすぎても、長期間の反応で炭素状物質が析出し、例えば、反応中の圧力損失が高くなり、反応の継続が難しくなることがある。また、例えば、アクロレイン選択率が低下することもある。   In the catalyst of the present invention, the molar ratio P / B between phosphorus (P) and boron (B) in the boron phosphate salt is usually 1.02 or more and 2 or less, preferably 1.05 or more and 1.5 or less. It is. If the molar ratio P / B deviates from the proper range, that is, if the molar ratio P / B is too small or too large, a carbonaceous material is precipitated in a long-term reaction, for example, pressure loss during the reaction. May increase and it may be difficult to continue the reaction. Also, for example, the acrolein selectivity may decrease.

本発明の触媒に含まれるリン酸ホウ素塩は、モル比P/Bが所定の範囲内であれば、特に限定されるものではなく、モル比P/Bが所定の範囲内であるリン酸ホウ素塩を単独で用いても2種以上を併用してもよい。   The boron phosphate salt contained in the catalyst of the present invention is not particularly limited as long as the molar ratio P / B is within a predetermined range, and the boron phosphate having a molar ratio P / B within the predetermined range. A salt may be used alone or in combination of two or more.

リン酸ホウ素塩は、結晶構造を有することが好適である。リン酸ホウ素塩が結晶構造を有する場合には、連続的なグリセリンの脱水反応においても、触媒の活性低下の要因となるリン酸ホウ素塩への炭素質物質の付着が抑制される。リン酸ホウ素塩の結晶構造としては、特に限定されるものではなく、例えば、正方晶系結晶、クリストバライト型結晶などが挙げられる。   The boron phosphate salt preferably has a crystal structure. When the boron phosphate salt has a crystal structure, adhesion of the carbonaceous substance to the boron phosphate salt, which causes a decrease in the activity of the catalyst, is suppressed even in continuous dehydration reaction of glycerol. The crystal structure of the boron phosphate salt is not particularly limited, and examples thereof include tetragonal crystals and cristobalite crystals.

本発明の触媒は、リン酸ホウ素塩が担体に担持された担持型の触媒であってもよい。使用可能な担体としては、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニアなどの無機酸化物や複合酸化物;ゼオライトなどの結晶性メタロシリケート;ステンレス、アルミニウムなどの金属や合金;活性炭、炭化ケイ素などの無機物;などが挙げられる。また、触媒の形状としては、特に限定されるものではなく、例えば、球状、柱状、リング状、鞍状、ハニカム状、スポンジ状などが挙げられる。   The catalyst of the present invention may be a supported catalyst in which a boron phosphate salt is supported on a carrier. Usable carriers include, for example, inorganic oxides and composite oxides such as silica, alumina, titania and zirconia; crystalline metallosilicates such as zeolite; metals and alloys such as stainless steel and aluminum; inorganic substances such as activated carbon and silicon carbide And so on. The shape of the catalyst is not particularly limited, and examples thereof include a spherical shape, a column shape, a ring shape, a bowl shape, a honeycomb shape, and a sponge shape.

本発明の触媒は、モル比P/Bが所定の範囲内であるリン酸ホウ素塩を活性成分として含有していればよく、それ以外は特に限定されるものではない。なお、触媒に含有される活性成分が多いほど、アクロレインの工業的生産に適することから、本発明の触媒におけるリン酸ホウ素塩の含有量は、リン酸ホウ素塩を非担持型の触媒として用いる場合には、触媒100質量%に対して、好ましくは5〜100質量%、より好ましくは20質量%以上、さらに好ましくは40質量%以上である。他方、リン酸ホウ素塩を担体型の触媒として用いる場合には、触媒100質量%に対して、好ましくは0.01〜70質量%、より好ましくは1〜60質量%、さらに好ましくは5〜50質量%である。   The catalyst of this invention should just contain the boron phosphate salt whose molar ratio P / B exists in the predetermined | prescribed range as an active ingredient, and it is not specifically limited except that. In addition, since the more active components contained in the catalyst, the more suitable for industrial production of acrolein, the content of boron phosphate in the catalyst of the present invention is the case where boron phosphate is used as an unsupported catalyst. Is preferably 5 to 100% by mass, more preferably 20% by mass or more, and still more preferably 40% by mass or more with respect to 100% by mass of the catalyst. On the other hand, when boron phosphate is used as a carrier-type catalyst, it is preferably 0.01 to 70% by mass, more preferably 1 to 60% by mass, and further preferably 5 to 50% with respect to 100% by mass of the catalyst. % By mass.

≪グリセリン脱水用触媒の製造≫
本発明のグリセリン脱水用触媒は、リン(P)とホウ素(B)とのモル比P/Bが所定の範囲内であるリン酸ホウ素塩を含有する。
≪Manufacture of glycerol dehydration catalyst≫
The catalyst for dehydrating glycerin of the present invention contains a boron phosphate salt having a molar ratio P / B of phosphorus (P) and boron (B) within a predetermined range.

リン酸ホウ素塩は、濃縮法、沈殿法、共沈法、ゾルゲル法、水熱合成法などの従来公知の触媒調製法により調製することができる。なお、濃縮法は、原料化合物の水溶液を脱水濃縮する方法であり、触媒組成の制御が容易などの点において好適である。   The boron phosphate salt can be prepared by a conventionally known catalyst preparation method such as a concentration method, a precipitation method, a coprecipitation method, a sol-gel method, or a hydrothermal synthesis method. The concentration method is a method of dehydrating and concentrating an aqueous solution of the raw material compound, and is preferable in terms of easy control of the catalyst composition.

リン酸ホウ素塩の好適な調製法としては、例えば、HBO、HBO、H、HBO、HBO、(NHO・5B・8HOなどから選択された1種または2種以上のホウ素化合物と、HPO、HPO、HPO、H、H10、H10などのリン酸、(NHPO、(NHHPO、(NH)HPOなどのリン酸塩から選択された1種または2種以上のリン酸化合物とから調製された水溶液を脱水して固形物を得る方法が挙げられる。ホウ素化合物およびリン酸化合物の使用量は、リン酸ホウ素塩におけるリン(P)とホウ素(B)とのモル比P/Bが所定の範囲内になるように適宜調整すればよく、特に限定されるものではない。 As a suitable preparation method of the boron phosphate salt, for example, H 3 BO 3 , HBO 3 , H 4 B 2 O 4 , H 3 BO 2 , H 3 BO, (NH 4 ) 2 O.5B 2 O 3. One or more boron compounds selected from 8H 2 O and the like, and H 3 PO 2 , H 3 PO 3 , H 3 PO 4 , H 2 P 2 O 7 , H 5 P 3 O 10 , H 6 One or more phosphorus selected from phosphoric acid such as P 4 O 10 , phosphate such as (NH 4 ) 3 PO 4 , (NH 4 ) 2 HPO 4 , (NH 4 ) H 2 PO 4 Examples include a method of dehydrating an aqueous solution prepared from an acid compound to obtain a solid. The amount of the boron compound and phosphate compound used may be appropriately adjusted so that the molar ratio P / B of phosphorus (P) and boron (B) in the boron phosphate salt is within a predetermined range, and is particularly limited. It is not something.

結晶構造を有するリン酸ホウ素塩を得るためには、原料化合物から調製された溶液を脱水して得られた固形物を焼成すればよい。一般に、焼成温度が高いほど、また、焼成時間が長いほど、結晶化が進む傾向がある。焼成条件は、結晶構造に極端な変化がなければ、特に限定されるものではないが、例えば、空気雰囲気下、500〜1500℃で3〜15時間、好ましくは600〜1400℃で3〜10時間、より好ましくは700〜1200℃で3〜5時間焼成すればよい。   In order to obtain a boron phosphate salt having a crystal structure, a solid obtained by dehydrating a solution prepared from a raw material compound may be fired. In general, the higher the firing temperature and the longer the firing time, the more crystallization tends to proceed. The firing conditions are not particularly limited as long as there is no extreme change in the crystal structure. For example, the firing conditions are 500 to 1500 ° C. for 3 to 15 hours, preferably 600 to 1400 ° C. for 3 to 10 hours in an air atmosphere. More preferably, it may be fired at 700 to 1200 ° C. for 3 to 5 hours.

ある実施態様では、本発明の触媒は、リン酸ホウ素塩を含有するグリセリン脱水用触媒であって、前記リン酸ホウ素塩におけるリン(P)とホウ素(B)とのモル比P/Bが1.02以上、2以下となるような仕込み量でホウ素化合物とリン酸化合物とから調製された水溶液を脱水して固形物を得た後、この固形物を焼成することにより製造される。   In one embodiment, the catalyst of the present invention is a glycerol dehydration catalyst containing a boron phosphate salt, wherein the molar ratio P / B of phosphorus (P) to boron (B) in the boron phosphate salt is 1. It is manufactured by dehydrating an aqueous solution prepared from a boron compound and a phosphoric acid compound in a charge amount of 0.02 or more and 2 or less to obtain a solid, and then firing the solid.

リン酸ホウ素塩を担体に担持させる場合には、例えば、リン酸ホウ素塩の原料化合物を含有する溶液を担体に含浸させて加熱する含浸法;担体を含有する液中でリン酸ホウ素塩を析出させるか、あるいは、リン酸ホウ素塩を析出させた液中に担体を添加する析出沈殿法;リン酸ホウ素塩を担体と混合する混練法;などを採用すればよい。   When the boron phosphate salt is supported on the carrier, for example, an impregnation method in which the carrier is impregnated with a solution containing the raw material compound of the boron phosphate salt and heated; the boron phosphate salt is precipitated in the solution containing the carrier Alternatively, a precipitation method in which a carrier is added to a solution in which a boron phosphate salt is precipitated; a kneading method in which the boron phosphate salt is mixed with the carrier;

以上の方法により、グリセリン脱水用触媒を製造することが可能である。製造されたグリセリン脱水用触媒は、グリセリンの脱水反応に用いられる触媒として有用である。従って、本発明のグリセリン脱水用触媒は、グリセリンの脱水反応により、アクロレインを製造する方法に用いることが当然可能である。   By the above method, a glycerol dehydration catalyst can be produced. The produced catalyst for dehydration of glycerin is useful as a catalyst used for dehydration reaction of glycerin. Therefore, the glycerol dehydration catalyst of the present invention can naturally be used in a method for producing acrolein by a glycerol dehydration reaction.

≪アクロレインの製造方法≫
本発明によるアクロレインの製造方法(以下では「本発明の製造方法」ということがある。)は、触媒の存在下においてグリセリンを脱水させてアクロレインを製造する方法であって、前記触媒が上記のようなグリセリン脱水用触媒であることを特徴とする。
≪Acrolein production method≫
The method for producing acrolein according to the present invention (hereinafter sometimes referred to as “the production method of the present invention”) is a method for producing acrolein by dehydrating glycerol in the presence of a catalyst, wherein the catalyst is as described above. It is a novel glycerol dehydration catalyst.

本発明の製造方法は、例えば、固定床反応器、流動床反応器、移動床反応器などから任意に選択された反応器内で、グリセリンガスを含有する反応ガスと触媒とを接触させる気相脱水反応により、アクロレインを製造するものである。なお、本発明の製造方法は、グリセリンガスを含有する反応ガスと触媒とを接触させる気相脱水反応に限定されるものではなく、グリセリン溶液と触媒とを接触させる液相脱水反応を適用することもできる。後者の場合、液相脱水反応は、固定床と蒸留塔を組み合わせた方法、攪拌槽と蒸留塔を組み合わせた方法、一段式の攪拌槽を用いる方法、多段式の攪拌槽を用いる方法、多段式の蒸留塔を用いる方法、および、これらを組み合わせた方法など、従来公知の様々な方法で実施することができる。これらの方法は、バッチ式または連続式のいずれでもあってもよいが、通常は連続式で実施される。   The production method of the present invention includes, for example, a gas phase in which a reaction gas containing glycerin gas is brought into contact with a catalyst in a reactor arbitrarily selected from a fixed bed reactor, a fluidized bed reactor, a moving bed reactor, and the like. Acrolein is produced by a dehydration reaction. The production method of the present invention is not limited to a gas phase dehydration reaction in which a reaction gas containing glycerin gas is brought into contact with a catalyst, but a liquid phase dehydration reaction in which a glycerin solution is brought into contact with a catalyst is applied. You can also. In the latter case, the liquid phase dehydration reaction is performed by combining a fixed bed and a distillation column, a method combining a stirring tank and a distillation tower, a method using a single-stage stirring tank, a method using a multi-stage stirring tank, and a multi-stage type. These can be carried out by various conventionally known methods such as a method using a distillation column and a method combining these. These methods may be either batch type or continuous type, but are usually carried out continuously.

以下では、アクロレインの工業的生産性に優れた気相脱水反応を利用するアクロレインの製造方法を例に挙げて説明する。   Below, the manufacturing method of acrolein using the vapor phase dehydration reaction excellent in the industrial productivity of acrolein will be described as an example.

反応ガスは、グリセリンのみで構成されるガスであっても、反応ガス中のグリセリン濃度を調整するために、グリセリンの脱水反応に不活性なガスを含有していてもよい。不活性ガスとしては、例えば、水蒸気、窒素ガス、二酸化炭素ガス、空気などが挙げられる。反応ガス中におけるグリセリン濃度は、通常は0.1〜100モル%、好ましくは1モル%以上であり、アクロレインの製造を経済的かつ高効率に行うために、より好ましくは5モル%以上である。   The reaction gas may be a gas composed only of glycerin, and may contain a gas inert to the dehydration reaction of glycerin in order to adjust the glycerin concentration in the reaction gas. Examples of the inert gas include water vapor, nitrogen gas, carbon dioxide gas, and air. The concentration of glycerin in the reaction gas is usually 0.1 to 100 mol%, preferably 1 mol% or more, and more preferably 5 mol% or more in order to produce acrolein economically and efficiently. .

本発明の触媒は、アクロレイン選択率が高いグリセリン脱水用触媒であるので、反応ガスの流量を大きく設定してもアクロレインを高収率で得ることができる。反応ガスの流量は、触媒の単位容積あたりのガス空間速度(GHSV)で表すと、通常は50〜20000hr−1、好ましくは10000hr−1以下であり、アクロレインの製造を経済的かつ高効率で行うために、より好ましくは4000hr−1以下である。 Since the catalyst of the present invention is a glycerol dehydration catalyst having a high acrolein selectivity, acrolein can be obtained in a high yield even if the flow rate of the reaction gas is set large. The flow rate of the reaction gas is usually 50 to 20000 hr −1 , preferably 10000 hr −1 or less when expressed in terms of gas space velocity (GHSV) per unit volume of the catalyst, and acrolein is produced economically and with high efficiency. For this reason, it is more preferably 4000 hr −1 or less.

反応温度は、通常は200〜500℃、好ましくは250〜450℃、より好ましくは300〜400℃である。   The reaction temperature is usually 200 to 500 ° C, preferably 250 to 450 ° C, more preferably 300 to 400 ° C.

反応ガスの圧力は、グリセリンが凝縮しない範囲の圧力であれば、特に限定されるものではないが、通常は0.001〜1MPaであるとよく、好ましくは0.01〜0.5MPa、より好ましくは0.3MPa以下である。   The pressure of the reaction gas is not particularly limited as long as glycerin does not condense, but it is usually 0.001 to 1 MPa, preferably 0.01 to 0.5 MPa, more preferably. Is 0.3 MPa or less.

グリセリンの脱水反応を連続的に行うと、触媒の表面に炭素状物質が付着して触媒の活性が低下することがある。このような場合には、触媒と再生用ガスとを高温で接触させる再生処理を行えば、触媒の表面に付着した炭素状物質を除去して触媒の活性を復活させることができる。再生用ガスとしては、例えば、酸素、酸素を含有する空気などの酸化性ガスが挙げられる。再生用ガスには、必要に応じて、窒素、二酸化炭素、水蒸気などの再生処理に不活性なガスを含有させてもよい。触媒と酸素との接触により、急激な発熱が懸念される場合には、その急激な発熱を抑制するためにも、不活性ガスを再生用ガスに含有させることが推奨される。再生処理の温度は、触媒を熱劣化させることなく、炭素状物質を除去できる温度であれば、特に限定されるものではないが、触媒製造の際の焼成温度以下であることが好ましい。   When the dehydration reaction of glycerin is continuously performed, a carbonaceous material may adhere to the surface of the catalyst and the activity of the catalyst may be reduced. In such a case, if a regeneration treatment is performed in which the catalyst and the regeneration gas are brought into contact with each other at a high temperature, the carbonaceous material adhering to the surface of the catalyst can be removed to restore the activity of the catalyst. Examples of the regeneration gas include oxidizing gases such as oxygen and oxygen-containing air. The regeneration gas may contain an inert gas such as nitrogen, carbon dioxide, and water vapor as necessary. When there is a concern about rapid heat generation due to contact between the catalyst and oxygen, it is recommended that an inert gas be included in the regeneration gas in order to suppress the rapid heat generation. The temperature of the regeneration treatment is not particularly limited as long as the carbonaceous material can be removed without thermally degrading the catalyst, but is preferably equal to or lower than the calcination temperature in the catalyst production.

グリセリンの脱水反応により得られた粗製アクロレインは、副生成物を含んでいる。そこで、得られた粗製アクロレインを精製することが好ましい。副生成物としては、プロピオンアルデヒド以外に、例えば、フェノール、1−ヒドロキシアセトン、アリルアルコールなどが挙げられる。粗製アクロレインを精製する際には、主として、フェノールおよび/または1−ヒドロキシアセトンを除去する。これらの副生成物を除去することにより、アクロレインからアクリル酸を製造する際におけるアクリル酸の収率が向上する。特に、1−ヒドロキシアセトンを除去すれば、酢酸の発生量を減らすことができる。   Crude acrolein obtained by the dehydration reaction of glycerin contains a by-product. Therefore, it is preferable to purify the obtained crude acrolein. Examples of by-products include phenol, 1-hydroxyacetone, allyl alcohol and the like in addition to propionaldehyde. When the crude acrolein is purified, phenol and / or 1-hydroxyacetone is mainly removed. By removing these by-products, the yield of acrylic acid in producing acrylic acid from acrolein is improved. In particular, if 1-hydroxyacetone is removed, the amount of acetic acid generated can be reduced.

アクリル酸の収率が向上することを考慮すれば、フェノールおよび/または1−ヒドロキシアセトンの除去量を多くすることが好ましいと考えられる。そこで、精製後のアクロレイン(A)とフェノール(Ph)との質量比Ph/Aは、好ましくは1.0以下、より好ましくは0.7以下、さらに好ましくは0.4以下である。また精製後のアクロレイン(A)と1−ヒドロキシアセトン(H)との質量比H/Aは、好ましくは0.5以下、より好ましくは0.3以下、さらに好ましくは0.1以下である。しかし、フェノールおよび/または1−ヒドロキシアセトンの除去量を多くすれば、アクロレインの損失が増大することやアクロレインの精製が煩雑になることがある。このことを考慮すれば、質量比Ph/Aおよび質量比H/Aは、好ましくは1×10−9以上、より好ましくは1×10−7以上、さらに好ましくは1×10−5以上である。 Considering that the yield of acrylic acid is improved, it is considered preferable to increase the removal amount of phenol and / or 1-hydroxyacetone. Therefore, the mass ratio Ph / A between the acrolein (A) and the phenol (Ph) after purification is preferably 1.0 or less, more preferably 0.7 or less, and further preferably 0.4 or less. The mass ratio H / A of the acrolein (A) and 1-hydroxyacetone (H) after purification is preferably 0.5 or less, more preferably 0.3 or less, and still more preferably 0.1 or less. However, if the removal amount of phenol and / or 1-hydroxyacetone is increased, the loss of acrolein may increase and the purification of acrolein may become complicated. In consideration of this, the mass ratio Ph / A and the mass ratio H / A are preferably 1 × 10 −9 or more, more preferably 1 × 10 −7 or more, and further preferably 1 × 10 −5 or more. .

アクロレイン、フェノールおよび1−ヒドロキシアセトンの沸点は、それぞれ、約53℃、約182℃および約146℃である。この沸点差を利用すれば、粗製アクロレインからフェノールおよび/または1−ヒドロキシアセトンを除去することができる。その方法としては、例えば、液状の粗製アクロレインを蒸留塔で処理して除去目的物よりも低沸点のアクロレインを分留する方法、ガス状の粗製アクロレインを凝集塔で処理してアクロレインよりも高沸点の除去目的物を凝集する方法、蒸散塔内に導入した粗製アクロレインにガスを吹き込んで除去目的物よりも低沸点のアクロレインを気化させる方法などが挙げられる。   The boiling points of acrolein, phenol and 1-hydroxyacetone are about 53 ° C., about 182 ° C. and about 146 ° C., respectively. By utilizing this difference in boiling point, phenol and / or 1-hydroxyacetone can be removed from crude acrolein. Examples of the method include a method in which liquid crude acrolein is treated in a distillation column to fractionate acrolein having a lower boiling point than the object to be removed, and gaseous crude acrolein is treated in a coagulation tower to have a higher boiling point than acrolein. And a method of vaporizing acrolein having a boiling point lower than that of the removal target by blowing gas into the crude acrolein introduced into the evaporation tower.

また、アクロレイン、フェノールおよび1−ヒドロキシアセトンの融点は、それぞれ、約−87℃、約43℃および約−17℃である。この融点差を利用すれば、粗製アクロレインからフェノールおよび/または1−ヒドロキシアセトンを除去することができる。その方法としては、例えば、粗製アクロレインを冷却してフェノールおよび/または1−ヒドロキシアセトンの析出物を除去する方法などが挙げられる。   The melting points of acrolein, phenol and 1-hydroxyacetone are about -87 ° C, about 43 ° C and about -17 ° C, respectively. By utilizing this difference in melting point, phenol and / or 1-hydroxyacetone can be removed from crude acrolein. As the method, for example, a crude acrolein is cooled to remove a phenol and / or 1-hydroxyacetone precipitate.

なお、プロピオンアルデヒドについては、その沸点が約48℃、融点が約−81℃であり、アクロレインとの沸点差または融点差を利用して、粗製アクロレインから除去することも可能であるが、アクロレインとの沸点差および融点差がいずれも小さいので、アクロレインの損失が多くなることがある。それゆえ、本発明の触媒は、グリセリンの脱水反応において、プロピオンアルデヒドの発生量を減らすことができるので、特に有用である。   Propionaldehyde has a boiling point of about 48 ° C. and a melting point of about −81 ° C., and can be removed from crude acrolein using a difference in boiling point or a melting point from acrolein. Since both the boiling point difference and melting point difference are small, acrolein loss may increase. Therefore, the catalyst of the present invention is particularly useful because it can reduce the amount of propionaldehyde generated in the dehydration reaction of glycerol.

以上の方法により、アクロレインを製造することができる。かくして製造されたアクロレインは、すでに公知となっているように、アクリル酸、1,3−プロパンジオール、アリルアルコール、メチオニンなどのアクロレイン誘導体;ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウムなどの親水性樹脂;などの合成原料として有用である。従って、本発明によるアクロレインの製造方法は、アクロレイン誘導体や親水性樹脂の製造方法に取り入れることが当然可能である。   Acrolein can be produced by the above method. The acrolein thus produced is, as already known, acrolein derivatives such as acrylic acid, 1,3-propanediol, allyl alcohol and methionine; hydrophilic resins such as polyacrylic acid and sodium polyacrylate; It is useful as a synthetic raw material. Therefore, the method for producing acrolein according to the present invention can naturally be incorporated into a method for producing an acrolein derivative or a hydrophilic resin.

≪アクリル酸の製造方法≫
本発明によるアクリル酸の製造方法は、触媒の存在下においてグリセリンを脱水させてアクロレインを製造した後、得られたアクロレインを酸化してアクリル酸を製造する方法であって、前記触媒が上記のようなグリセリン脱水用触媒であることを特徴とする。すなわち、本発明によるアクロレインの製造方法により得られたアクロレインは、アクリル酸の原料として用いられる。
≪Method for producing acrylic acid≫
The method for producing acrylic acid according to the present invention is a method for producing acrylic acid by dehydrating glycerol in the presence of a catalyst to produce acrolein, and then oxidizing the obtained acrolein, wherein the catalyst is as described above. It is a novel glycerol dehydration catalyst. That is, acrolein obtained by the method for producing acrolein according to the present invention is used as a raw material for acrylic acid.

本発明によるアクロレインの製造方法において、バイオディーゼル由来のグリセリンを原料に用いた場合、得られた粗製アクロレインは、精製することなく、アクリル酸の製造に用いてもよいが、副生成物として、フェノール、1−ヒドロキシアセトン、メトキシアセトン、3−メトキシプロパナールなどを含んでおり、これらの副生成物が触媒活性の低下や収率の低下を引き起こす原因や、アクリル酸中に、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、ピルビン酸、3−メトキシプロピオン酸などの副生成物が含まれる原因となるので、精製してから用いてもよい。精製を行う場合は、従来公知の方法により行うことができ、反応組成物の凝集液や捕集溶剤を用いて得られた捕集液を蒸留方法や、特開2008−115103号公報記載の捕集塔および放散塔を備えた精製器を用いる方法が例示される。粗製アクロレインを精製しない場合は、後工程でアクリル酸を精製することにより、アクリル酸中の不純物を除去すればよい。工程を簡略化し、製造コストを低減できる点で、粗製アクロレインを精製しないで用いることが好ましい。   In the method for producing acrolein according to the present invention, when biodiesel-derived glycerin is used as a raw material, the obtained crude acrolein may be used for the production of acrylic acid without purification. , 1-hydroxyacetone, methoxyacetone, 3-methoxypropanal, and the like. These by-products cause a decrease in catalytic activity and a decrease in yield, and formic acid, acetic acid, propion in acrylic acid. Since it may cause by-products such as acid, pyruvic acid, 3-methoxypropionic acid, etc., it may be used after purification. The purification can be performed by a conventionally known method. The collected liquid obtained by using the aggregate liquid of the reaction composition or the collection solvent is subjected to a distillation method or the collection described in JP-A-2008-115103. A method using a purifier equipped with a collecting tower and a stripping tower is exemplified. When crude acrolein is not purified, impurities in acrylic acid may be removed by purifying acrylic acid in a subsequent step. It is preferable to use crude acrolein without purification in terms of simplifying the process and reducing production costs.

アクリル酸を製造するには、アクロレインを含有するガス(以下では「アクロレイン含有ガス」ということがある。)と、アクロレインを酸化するための触媒(以下では「アクロレイン酸化用触媒」ということがある。)とを、固定床反応器、移動床反応器、流動床反応器などから任意に選択された酸化反応器内に共存させ、温度200〜400℃で、アクロレインを気相酸化することが好ましい。なお、アクロレインの酸化に伴って、プロピオンアルデヒドからプロピオン酸が生成するが、本発明の触媒を用いて得られたアクロレインは、プロピオンアルデヒドの含有量が低く抑えられているので、プロピオン酸の生成量は少ない。   To produce acrylic acid, a gas containing acrolein (hereinafter sometimes referred to as “acrolein-containing gas”) and a catalyst for oxidizing acrolein (hereinafter referred to as “acrolein oxidation catalyst”) may be used. And acrolein are preferably vapor-phase oxidized at a temperature of 200 to 400 ° C. in an oxidation reactor arbitrarily selected from a fixed bed reactor, a moving bed reactor, a fluidized bed reactor and the like. As acrolein is oxidized, propionic acid is produced from propionaldehyde. Since acrolein obtained using the catalyst of the present invention has a low propionaldehyde content, the amount of propionic acid produced is low. There are few.

アクロレイン酸化用触媒としては、分子状酸素または分子状酸素含有ガスを用いたアクロレインの接触気相酸化によりアクリル酸を製造する場合に用いられる従来公知のアクロレイン酸化用触媒であれば、特に限定されるものではないが、例えば、酸化鉄、酸化モリブデン、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化アンチモン、酸化スズ、酸化銅などの金属酸化物の混合物や複合酸化物などが挙げられる。これらの触媒のうち、モリブデンおよびバナジウムを主成分とするモリブデン−バナジウム系触媒が特に好適である。また、アクロレイン酸化用触媒は、上記のような金属酸化物の混合物や複合酸化物が担体(例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニアなどの無機酸化物や複合酸化物、炭化ケイ素などの無機物)に担持された担持型の触媒であってもよい。   The acrolein oxidation catalyst is not particularly limited as long as it is a conventionally known acrolein oxidation catalyst used for producing acrylic acid by catalytic gas phase oxidation of acrolein using molecular oxygen or a molecular oxygen-containing gas. Although it is not a thing, For example, the mixture and composite oxide of metal oxides, such as iron oxide, molybdenum oxide, titanium oxide, vanadium oxide, tungsten oxide, antimony oxide, tin oxide, and copper oxide, are mentioned. Of these catalysts, a molybdenum-vanadium catalyst mainly composed of molybdenum and vanadium is particularly suitable. In addition, in the catalyst for acrolein oxidation, a mixture or composite oxide of the above metal oxides is supported on a carrier (for example, inorganic oxides such as silica, alumina, zirconia, composite oxides, inorganic substances such as silicon carbide). A supported catalyst may also be used.

アクリル酸の製造に用いられるアクロレイン含有ガスに対する酸素の添加量は、酸素が多すぎると、アクロレインの燃焼が生じて爆発の危険を伴うおそれがあるので、その上限値を適宜設定する必要がある。   The amount of oxygen added to the acrolein-containing gas used in the production of acrylic acid needs to be set as appropriate because the acrolein combustion may occur and there is a risk of explosion if there is too much oxygen.

アクロレインの気相酸化反応により、粗製アクリル酸を含有するガス状物が得られる。このガス状物を冷却凝縮や溶剤捕集などにより液化し、必要に応じて、この液化物に含まれる水や捕集溶剤を従来公知の方法(例えば、蒸留)により除去した後、晶析操作を施すことにより、高純度のアクリル酸を得ることができる。   A gaseous product containing crude acrylic acid is obtained by the gas phase oxidation reaction of acrolein. The gaseous matter is liquefied by cooling condensation, solvent collection, etc., and if necessary, the water and the collection solvent contained in the liquefied product are removed by a conventionally known method (for example, distillation), followed by a crystallization operation. By applying, high-purity acrylic acid can be obtained.

アクロレインの酸化反応により得られた粗製アクリル酸は、副生成物として、プロピオン酸を含んでいる。粗製アクリル酸中におけるプロピオン酸の含有量は、アクリル酸の原料であるアクロレインの製造段階で、本発明の触媒を用いているので、比較的少ない。しかし、アクリル酸から吸水性樹脂を製造する場合には、プロピオン酸が臭気の原因となるので、粗製アクリル酸からプロピオン酸を除去することが好ましい。そこで、粗製アクリル酸を精製してプロピオン酸を除去する。   The crude acrylic acid obtained by the oxidation reaction of acrolein contains propionic acid as a by-product. The content of propionic acid in the crude acrylic acid is relatively small because the catalyst of the present invention is used in the production stage of acrolein which is a raw material of acrylic acid. However, when producing a water-absorbing resin from acrylic acid, it is preferable to remove propionic acid from crude acrylic acid because propionic acid causes odor. Therefore, crude acrylic acid is purified to remove propionic acid.

アクリル酸およびプロピオン酸の沸点は、いずれも、約141℃である。それゆえ、沸点差を利用して、粗製アクリル酸からプロピオン酸を除去することは困難である。これに対し、アクリル酸およびプロピオン酸の融点は、それぞれ、約12℃および約−21℃である。それゆえ、融点差を利用して、粗製アクリル酸からプロピオン酸を除去することは容易である。つまり、粗製アクリル酸からのプロピオン酸を除去するには、粗製アクリル酸に晶析操作を施せばよい。具体的には、粗製アクリル酸を冷却して、プロピオン酸よりも先に析出するアクリル酸を回収すればよい。この場合、粗製アクリル酸の冷却温度は、好ましくは−18℃〜10℃、より好ましくは4℃以下、さらに好ましくは0℃以下である。なお、粗製アクリル酸が酢酸、アクロレイン、水などのプロピオン酸以外の不純物を含んでいる場合には、これらの不純物を蒸留などの従来公知の方法により除去した後、晶析操作によりプロピオン酸を除去することが好ましい。   The boiling points of acrylic acid and propionic acid are both about 141 ° C. Therefore, it is difficult to remove propionic acid from crude acrylic acid using the difference in boiling point. In contrast, the melting points of acrylic acid and propionic acid are about 12 ° C. and about −21 ° C., respectively. Therefore, it is easy to remove propionic acid from crude acrylic acid using the difference in melting point. That is, in order to remove propionic acid from the crude acrylic acid, crystallization operation may be performed on the crude acrylic acid. Specifically, the crude acrylic acid may be cooled to recover the acrylic acid that precipitates before propionic acid. In this case, the cooling temperature of the crude acrylic acid is preferably −18 ° C. to 10 ° C., more preferably 4 ° C. or less, and further preferably 0 ° C. or less. In addition, when crude acrylic acid contains impurities other than propionic acid such as acetic acid, acrolein, and water, these impurities are removed by a conventionally known method such as distillation, and then propionic acid is removed by crystallization operation. It is preferable to do.

晶析操作は、粗製アクリル酸からプロピオン酸を分離することができる限り、特に限定されるものではなく、従来公知の方法、例えば、特開平9−227445号公報や特表2002−519402号公報に記載された方法を用いて行うことができる。   The crystallization operation is not particularly limited as long as the propionic acid can be separated from the crude acrylic acid. For example, JP-A-9-227445 and JP-A-2002-519402 This can be done using the methods described.

晶析操作は、粗製アクリル酸を晶析装置に供給して結晶化させることにより、精製アクリル酸を得る工程である。なお、結晶化の方法としては、従来公知の結晶化方法を採用すればよく、特に限定されるものではないが、結晶化は、例えば、連続式または回分式の晶析装置を用いて、1段または2段以上で実施することができる。得られたアクリル酸の結晶は、必要に応じて、さらに洗浄や発汗などの精製を行うことにより、さらに純度の高い精製アクリル酸を得ることができる。   The crystallization operation is a process of obtaining purified acrylic acid by supplying crude acrylic acid to a crystallizer and causing it to crystallize. The crystallization method may be a conventionally known crystallization method and is not particularly limited. For example, the crystallization may be performed using a continuous or batch crystallization apparatus. It can be carried out in stages or in two or more stages. The obtained acrylic acid crystals can be further purified by washing, sweating, or the like, if necessary, to obtain purified acrylic acid with higher purity.

連続式の晶析装置としては、例えば、結晶化部、固液分離部および結晶精製部が一体になった晶析装置(例えば、新日鐵化学社製のBMC(Backmixing Column Crystallizer)装置、月島機械社製の連続溶融精製システム)や、結晶化部(例えば、GMF GOUDA社製のCDC(Cooling Disk Crystallizer)装置)、固液分離部(例えば、遠心分離器、ベルトフィルター)および結晶精製部(例えば、呉羽テクノエンジ社製のKCP(Kureha Crystal Purifier)精製装置)を組み合わせた晶析装置などを用いることができる。   Examples of the continuous crystallizer include a crystallizer in which a crystallization part, a solid-liquid separation part and a crystal purification part are integrated (for example, a BMC (Backmixing Column Crystallizer) apparatus manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd., Tsukishima Continuous melt purification system manufactured by Kikai Co., Ltd., crystallization unit (eg, CDC (Cooling Disk Crystallizer) device manufactured by GMF GOUDA), solid-liquid separation unit (eg, centrifuge, belt filter) and crystal purification unit ( For example, a crystallizer combined with KCP (Kureha Crystal Purifier) manufactured by Kureha Techno Engineering Co., Ltd. can be used.

回分式の晶析装置としては、例えば、Sulzer Chemtech社製の層結晶化装置(動的結晶化装置)、BEFS PROKEM社製の静的結晶化装置などを用いることができる。   As the batch crystallization apparatus, for example, a layer crystallization apparatus (dynamic crystallization apparatus) manufactured by Sulzer Chemtech, a static crystallization apparatus manufactured by BEFS PROKEM, or the like can be used.

動的結晶化とは、例えば、結晶化、発汗、融解を行うための温度制御機構を備えた管状の結晶器と、発汗後の母液を回収するタンクと、結晶器に粗製アクリル酸を供給する循環ポンプとを備え、結晶器の下部に設けた貯蔵器から循環ポンプにより粗製アクリル酸を結晶器の管内上部に移送できる動的結晶化装置を用いて晶析を行う方法である。また、静的結晶化とは、例えば、結晶化、発汗、融解を行うための温度制御機構を備えた管状の結晶器であり、下部に抜き出し弁を有する結晶器と、発汗後の母液を回収するタンクとを備えた静的結晶化装置を用いて晶析を行う方法である。   Dynamic crystallization is, for example, a tubular crystallizer equipped with a temperature control mechanism for performing crystallization, sweating and melting, a tank for collecting the mother liquor after sweating, and supplying crude acrylic acid to the crystallizer. This is a method in which crystallization is performed using a dynamic crystallization apparatus that includes a circulation pump and can transfer crude acrylic acid from the reservoir provided at the lower part of the crystallizer to the upper part of the crystallizer with a circulation pump. Static crystallization is, for example, a tubular crystallizer equipped with a temperature control mechanism for crystallization, sweating, and melting, and a crystallizer having an extraction valve at the bottom and a mother liquor after sweating are collected. The crystallization is performed by using a static crystallization apparatus including a tank that performs the crystallization.

具体的には、粗製アクリル酸を液相として結晶器に導入し、液相中のアクリル酸を冷却面(管壁面)に凝固・生成させる。冷却面に生成した固相の質量が、結晶器に導入した粗製アクリル酸の質量に対して、好ましくは10〜90質量%、より好ましくは20〜80質量%になった段階で、直ちに、液相を結晶器から排出し、固相と液相とを分離する。液相の排出は、ポンプで汲み出す方式(動的結晶化)、結晶器から流出させる方式(静的結晶化)のいずれであってもよい。他方、固相は、結晶器から取り出した後、さらに純度を向上させるために、洗浄や発汗などの精製を行ってもよい。   Specifically, crude acrylic acid is introduced into the crystallizer as a liquid phase, and acrylic acid in the liquid phase is solidified and generated on the cooling surface (tube wall surface). Immediately after the mass of the solid phase generated on the cooling surface is preferably 10 to 90% by mass, more preferably 20 to 80% by mass, based on the mass of the crude acrylic acid introduced into the crystallizer, the liquid The phase is discharged from the crystallizer and the solid and liquid phases are separated. The liquid phase may be discharged by either a pumping method (dynamic crystallization) or a discharging method from a crystallizer (static crystallization). On the other hand, after the solid phase is taken out from the crystallizer, purification such as washing and sweating may be performed in order to further improve the purity.

動的結晶化や静的結晶化を多段で行う場合、向流の原理を採用すれば、有利に実施することができる。このとき、各段階で結晶化されたアクリル酸は、残留母液から分離され、より高い純度を有するアクリル酸が生成する段階に供給される。他方、残留母液は、より低い純度を有するアクリル酸が生成する段階に供給される。   When dynamic crystallization or static crystallization is performed in multiple stages, it can be advantageously carried out by adopting the countercurrent principle. At this time, the acrylic acid crystallized in each stage is separated from the residual mother liquor and supplied to the stage where acrylic acid having higher purity is generated. On the other hand, the residual mother liquor is fed to the stage where acrylic acid with lower purity is produced.

なお、動的結晶化では、アクリル酸の純度が低くなると、結晶化が困難になるが、静的結晶化では、動的結晶化に比べて、残留母液が冷却面に接触する時間が長く、また、温度の影響が伝わり易いので、アクリル酸の純度が低下しても、結晶化が容易である。それゆえ、アクリル酸の回収率を向上させるために、動的結晶化における最終的な残留母液を静的結晶化に付して、さらに結晶化を行ってもよい。   In dynamic crystallization, if the purity of acrylic acid is low, crystallization becomes difficult, but in static crystallization, the time for the residual mother liquor to contact the cooling surface is longer than in dynamic crystallization, In addition, since the influence of temperature is easily transmitted, crystallization is easy even if the purity of acrylic acid is lowered. Therefore, in order to improve the recovery rate of acrylic acid, the final residual mother liquor in dynamic crystallization may be subjected to static crystallization and further crystallization may be performed.

必要となる結晶化段数は、どの程度の純度が要求されるかに依存するが、高純度のアクリル酸を得るために必要な段数は、精製段階(動的結晶化)が通常1〜6回、好ましくは2〜5回、より好ましくは2〜4回であり、ストリッピング段階(動的結晶化および/または静的結晶化)が通常0〜5回、好ましくは0〜3回である。通常、供給される粗製アクリル酸より高い純度を有するアクリル酸が得られる段階は、すべて精製段階であり、それ以外の段階は、すべてストリッピング段階である。ストリッピング段階は、精製段階から残留母液に含まれるアクリル酸を回収するために実施される。なお、ストリッピング段階は、必ずしも設ける必要はなく、例えば、蒸留塔を用いて、晶析装置の残留母液から低沸点成分を分離する場合には、ストリッピング段階は省略してもよい。   The number of crystallization stages required depends on the degree of purity required, but the number of stages required to obtain high purity acrylic acid is usually 1 to 6 purification steps (dynamic crystallization). The stripping step (dynamic crystallization and / or static crystallization) is usually 0 to 5 times, preferably 0 to 3 times, preferably 2 to 5 times, more preferably 2 to 4 times. In general, all stages where acrylic acid having a higher purity than the crude acrylic acid supplied is obtained are purification stages and all other stages are stripping stages. The stripping step is performed to recover acrylic acid contained in the residual mother liquor from the purification step. Note that the stripping step is not necessarily provided. For example, when the low boiling point component is separated from the residual mother liquor of the crystallizer using a distillation column, the stripping step may be omitted.

動的結晶化および静的結晶化のいずれを採用する場合であっても、晶析操作で得られるアクリル酸の結晶は、そのまま製品としてもよいし、必要に応じて、さらに洗浄や発汗などの精製を行ってから製品としてもよい。他方、晶析操作で排出される残留母液は、系外に取り出してもよい。   Regardless of whether dynamic crystallization or static crystallization is employed, the acrylic acid crystals obtained by the crystallization operation may be used as they are, or if necessary, such as washing and sweating. It may be a product after purification. On the other hand, the residual mother liquor discharged in the crystallization operation may be taken out of the system.

以上の方法により、アクリル酸を製造することができる。かくして製造されたアクリル酸は、すでに公知となっているように、アクリル酸エステルなどのアクリル酸誘導体;ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウムなどの親水性樹脂;などの合成原料として有用である。従って、本発明によるアクリル酸の製造方法は、アクリル酸誘導体や親水性樹脂の製造方法に取り入れることが当然可能である。   By the above method, acrylic acid can be produced. The acrylic acid thus produced is useful as a raw material for the synthesis of acrylic acid derivatives such as acrylic acid esters; hydrophilic resins such as polyacrylic acid and sodium polyacrylate; Therefore, the method for producing acrylic acid according to the present invention can naturally be incorporated into a method for producing an acrylic acid derivative or a hydrophilic resin.

≪親水性樹脂の製造方法≫
本発明による親水性樹脂の製造方法は、触媒の存在下においてグリセリンを脱水させてアクロレインを製造した後、得られたアクロレインを酸化してアクリル酸を製造し、得られたアクリル酸を含む単量体成分を重合して親水性樹脂を製造する方法であって、前記触媒が上記のようなグリセリン脱水用触媒であることを特徴とする。すなわち、本発明によるアクリル酸の製造方法により得られたアクリル酸は、吸水性樹脂および水溶性樹脂などの親水性樹脂の原料として用いられる。
≪Method for producing hydrophilic resin≫
In the method for producing a hydrophilic resin according to the present invention, acrolein is produced by dehydrating glycerin in the presence of a catalyst, and then the obtained acrolein is oxidized to produce acrylic acid. A method for producing a hydrophilic resin by polymerizing body components, wherein the catalyst is a glycerol dehydration catalyst as described above. That is, acrylic acid obtained by the method for producing acrylic acid according to the present invention is used as a raw material for hydrophilic resins such as water-absorbing resins and water-soluble resins.

しかし、グリセリンを原料とするアクリル酸の製造方法により得られたアクリル酸は、プロピレンを原料とするアクリル酸の製造方法により得られたアクリル酸と比較して、ギ酸、酢酸、プロピオン酸などの有機酸の不純物を多く含んでおり、これらの不純物は、親水性樹脂の臭気や着色の原因となることがある。それゆえ、得られたアクリル酸を精製することが重要となる。アクリル酸に含まれる不純物のうち、プロピオン酸は、アクリル酸と沸点が近いので、その含有量が多いと、蒸留によるアクリル酸の精製が困難になる。そこで、本発明による親水性樹脂の製造方法には、好ましくは晶析による精製を行ってプロピオン酸を除去したアクリル酸が好適に用いられる。   However, acrylic acid obtained by the method for producing acrylic acid using glycerin as a raw material is more organic than formic acid, acetic acid, propionic acid, etc., compared with acrylic acid obtained by the method for producing acrylic acid using propylene as a raw material. It contains a lot of acid impurities, and these impurities may cause odor and coloring of the hydrophilic resin. It is therefore important to purify the resulting acrylic acid. Of the impurities contained in acrylic acid, propionic acid has a boiling point close to that of acrylic acid, so that if the content is large, purification of acrylic acid by distillation becomes difficult. Therefore, acrylic acid from which propionic acid has been removed by purification by crystallization is preferably used in the method for producing a hydrophilic resin according to the present invention.

本発明によるアクリル酸の製造方法により得られたアクリル酸を、吸水性樹脂または水溶性樹脂などの親水性樹脂を製造するための原料として用いた場合、重合反応を制御しやすく、得られた親水性樹脂の品質が安定し、吸水性能、無機材料の分散性能などの各種性能が改善される。   When the acrylic acid obtained by the method for producing acrylic acid according to the present invention is used as a raw material for producing a hydrophilic resin such as a water-absorbing resin or a water-soluble resin, the polymerization reaction is easily controlled, and the obtained hydrophilic The quality of the functional resin is stabilized, and various performances such as water absorption performance and dispersion performance of inorganic materials are improved.

吸水性樹脂を製造する場合には、例えば、本発明によるアクリル酸の製造方法により得られたアクリル酸および/またはその塩を単量体成分の主成分(好ましくは70モル%以上、より好ましくは90モル%以上)とし、さらに0.001〜5モル%(アクリル酸に対する値)程度の架橋剤、0.001〜2モル%(単量体成分に対する値)程度のラジカル重合開始剤を用いて、架橋重合させた後、乾燥・粉砕することにより、吸水性樹脂が得られる。   In the case of producing a water-absorbing resin, for example, acrylic acid and / or a salt thereof obtained by the method for producing acrylic acid according to the present invention is used as a main component of monomer component (preferably 70 mol% or more, more preferably 90 mol% or more), and a crosslinking agent of about 0.001 to 5 mol% (value for acrylic acid) and a radical polymerization initiator of about 0.001 to 2 mol% (value for monomer component). After water-crosslinking polymerization, the water-absorbent resin is obtained by drying and pulverizing.

ここで、吸水性樹脂とは、架橋構造を有する水膨潤性水不溶性のポリアクリル酸であって、自重の3倍以上、好ましくは10〜1000倍の純水または生理食塩水を吸水することにより、水溶性成分(水可溶分)が好ましくは25質量%以下、より好ましくは10質量%以下である水不溶性ヒドロゲルを生成するポリアクリル酸を意味する。このような吸水性樹脂の具体例や物性測定法は、例えば、米国特許明細書第6,107,358号、第6,174,978号、第6,241,928号などに開示されている。   Here, the water-absorbent resin is a water-swellable water-insoluble polyacrylic acid having a cross-linked structure, and absorbs pure water or physiological saline 3 times or more, preferably 10 to 1000 times its own weight. It means polyacrylic acid that forms a water-insoluble hydrogel having a water-soluble component (water-soluble content) of preferably 25% by mass or less, more preferably 10% by mass or less. Specific examples of such water-absorbing resins and methods for measuring physical properties are disclosed in, for example, US Pat. Nos. 6,107,358, 6,174,978, 6,241,928, and the like. .

また、生産性向上の観点から好ましい製造方法は、例えば、米国特許明細書第6,867,269号、第6,906,159号、第7,091,253号など、ならびに、国際公開第01/038402号パンフレット、国際公開第2006/034806号パンフレットなどに開示されている。   Further, from the viewpoint of improving productivity, preferable production methods include, for example, US Pat. Nos. 6,867,269, 6,906,159, 7,091,253, and International Publication No. 01. / 038402 pamphlet, International Publication No. 2006/034806 pamphlet and the like.

アクリル酸を原料として、中和、重合、乾燥などにより、吸水性樹脂を製造する一連の工程は、例えば、以下の通りである。   A series of processes for producing a water-absorbing resin by neutralization, polymerization, drying and the like using acrylic acid as a raw material is as follows, for example.

本発明によるアクリル酸の製造方法により得られたアクリル酸の一部は、ラインを介して、吸水性樹脂の製造プロセスに供給される。吸水性樹脂の製造プロセスにおいては、アクリル酸を中和工程、重合工程、乾燥工程に導入して、所望の処理を施すことにより、吸水性樹脂を製造する。各種物性の改善を目的として所望の処理を施してもよく、例えば、重合中または重合後に架橋工程を介在させてもよい。   Part of the acrylic acid obtained by the method for producing acrylic acid according to the present invention is supplied to the water-absorbent resin production process via a line. In the production process of the water absorbent resin, acrylic acid is introduced into the neutralization step, the polymerization step, and the drying step, and a desired treatment is performed to produce the water absorbent resin. For the purpose of improving various physical properties, a desired treatment may be performed. For example, a crosslinking step may be interposed during or after the polymerization.

中和工程は、任意の工程であり、例えば、所定量の塩基性物質の粉末または水溶液と、アクリル酸やポリアクリル酸(塩)とを混合する方法が例示されるが、従来公知の方法を採用すればよく、特に限定されるものではない。なお、中和工程は、重合前または重合後のいずれで行なってもよく、また、重合前後の両方で行なってもよい。アクリル酸やポリアクリル酸(塩)の中和に用いられる塩基性物質としては、例えば、炭酸(水素)塩、アルカリ金属の水酸化物、アンモニア、有機アミンなど、従来公知の塩基性物質を適宜用いればよい。また、ポリアクリル酸の中和率は、特に限定されるものではなく、任意の中和率(例えば、30〜100モル%の範囲内における任意の値)となるように調整すればよい。   The neutralization step is an optional step. For example, a method of mixing a predetermined amount of a basic substance powder or aqueous solution with acrylic acid or polyacrylic acid (salt) is exemplified. It may be employed and is not particularly limited. The neutralization step may be performed either before or after polymerization, or may be performed both before and after polymerization. As a basic substance used for neutralization of acrylic acid or polyacrylic acid (salt), for example, a conventionally known basic substance such as a carbonic acid (hydrogen) salt, an alkali metal hydroxide, ammonia, an organic amine or the like is appropriately used. Use it. Moreover, the neutralization rate of polyacrylic acid is not specifically limited, What is necessary is just to adjust so that it may become arbitrary neutralization rates (for example, arbitrary values in the range of 30-100 mol%).

重合工程における重合方法は、特に限定されるものではなく、ラジカル重合開始剤による重合、放射線重合、電子線や活性エネルギー線の照射による重合、光増感剤による紫外線重合など、従来公知の重合方法を用いればよい。また、重合開始剤、重合条件など各種条件については、任意に選択することができる。もちろん、必要に応じて、架橋剤や他の単量体、さらには水溶性連鎖移動剤や親水性高分子など、従来公知の添加剤を添加してもよい。   The polymerization method in the polymerization step is not particularly limited, and a conventionally known polymerization method such as polymerization with a radical polymerization initiator, radiation polymerization, polymerization by irradiation with an electron beam or active energy ray, ultraviolet polymerization with a photosensitizer, etc. May be used. Various conditions such as a polymerization initiator and polymerization conditions can be arbitrarily selected. Of course, if necessary, conventionally known additives such as a crosslinking agent and other monomers, and further a water-soluble chain transfer agent and a hydrophilic polymer may be added.

ラジカル重合開始剤による重合としては、例えば、水溶液重合法、逆相懸濁重合法などが挙げられる。ここで、水溶液重合法は、分散溶媒などを用いることなく、アクリル酸水溶液中のアクリル酸を重合する方法であり、例えば、米国特許明細書第4,625,001号、第4,873,299号、第4,286,082号、第4,973,632号、第4,985,518号、第5,124,416号、第5,250,640号、第5,264,495号、第5,145,906号、第5,380,808号など、ならびに、欧州特許公報第0 811 636号、第0 955 086号、第0 922 717号などに開示されている。また、逆相懸濁重合法は、アクリル酸水溶液を疎水性の有機溶媒に懸濁させた状態で、アクリル酸水溶液中のアクリル酸を重合する方法であり、例えば、米国特許明細書第4,093,776号、第4,367,323号、第4,446,261号、第4,683,274号、第5,244,735号などに開示されている。   Examples of the polymerization using a radical polymerization initiator include an aqueous solution polymerization method and a reverse phase suspension polymerization method. Here, the aqueous solution polymerization method is a method of polymerizing acrylic acid in an aqueous acrylic acid solution without using a dispersion solvent or the like. For example, US Pat. Nos. 4,625,001 and 4,873,299 No. 4,286,082, 4,973,632, 4,985,518, 5,124,416, 5,250,640, 5,264,495, No. 5,145,906, No. 5,380,808 and the like, and European Patent Publication Nos. 0 811 636, 0 955 086, 0 922 717 and the like. The reverse phase suspension polymerization method is a method of polymerizing acrylic acid in an aqueous acrylic acid solution in a state where the aqueous acrylic acid solution is suspended in a hydrophobic organic solvent. For example, US Pat. No. 093,776, No. 4,367,323, No. 4,446,261, No. 4,683,274, No. 5,244,735 and the like.

重合後のアクリル酸塩系ポリマー(すなわち、吸水性樹脂)は、乾燥工程に付される。乾燥方法としては、特に限定されるものではなく、熱風乾燥機、流動層乾燥機、ナウター式乾燥機など、従来公知の乾燥手段を用いて、所望の乾燥温度、好ましくは70〜230℃で、適宜乾燥させればよい。   The acrylate polymer after polymerization (namely, water-absorbing resin) is subjected to a drying step. The drying method is not particularly limited, and using a conventionally known drying means such as a hot air dryer, a fluidized bed dryer, a nauter dryer, etc., a desired drying temperature, preferably 70 to 230 ° C., What is necessary is just to dry suitably.

乾燥工程を経て得られた吸水性樹脂は、そのまま用いてもよく、さらに所望の形状に造粒・粉砕、表面架橋をしてから用いてもよく、還元剤、香料、バインダーなど、従来公知の添加剤を添加するなど、用途に応じた後処理を施してから用いてもよい。   The water-absorbent resin obtained through the drying step may be used as it is, or may be used after granulation / pulverization and surface cross-linking into a desired shape, and conventionally known reducing agents, perfumes, binders, etc. You may use it, after giving post-processing according to a use, such as adding an additive.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記の実施例により制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and appropriate modifications are made within a range that can meet the purpose described above and below. Any of these can be carried out and are included in the technical scope of the present invention.

まず、グリセリン脱水用触媒の製造例について説明する。なお、リン酸水溶液の濃度を表す「%」は、「質量%」を意味する。   First, the manufacture example of the catalyst for glycerol dehydration is demonstrated. “%” Representing the concentration of the phosphoric acid aqueous solution means “mass%”.

≪グリセリン脱水用触媒の製造例≫
≪実施例1≫
まず、ホウ酸169.67gと蒸留水1567.5gとの水溶液に、85%リン酸水溶液332.17gと蒸留水232.52gとの水溶液を添加して、混合溶液とした。この混合溶液を攪拌しながら、90℃で2時間加熱還流して、無色透明の混合溶液を得た。
≪Example of production of glycerin dehydration catalyst≫
Example 1
First, an aqueous solution of 332.17 g of 85% phosphoric acid aqueous solution and 232.52 g of distilled water was added to an aqueous solution of 169.67 g boric acid and 1567.5 g distilled water to obtain a mixed solution. The mixed solution was heated to reflux at 90 ° C. for 2 hours while stirring to obtain a colorless and transparent mixed solution.

次いで、得られた混合溶液を、エバポレーターを用いて、0.005MPaの減圧条件下、60℃の湯浴上で脱水濃縮した。得られた濃縮物を、空気気流下、120℃で24時間乾燥させて、固形物を得た。   Subsequently, the obtained mixed solution was dehydrated and concentrated on a 60 ° C. hot water bath under a reduced pressure condition of 0.005 MPa using an evaporator. The obtained concentrate was dried at 120 ° C. for 24 hours under an air stream to obtain a solid.

最後に、得られた固形物を、空気雰囲気下、1000℃で5時間焼成した。得られた焼成物を、目開き0.7mmおよび2.0mmの篩を用いて篩い分けした。この0.7〜2.0mmの範囲に分級された焼成物をグリセリン脱水用触媒とした。   Finally, the obtained solid was fired at 1000 ° C. for 5 hours in an air atmosphere. The obtained fired product was sieved using a sieve having openings of 0.7 mm and 2.0 mm. The fired product classified in the range of 0.7 to 2.0 mm was used as a catalyst for glycerin dehydration.

≪実施例2≫
実施例1において、ホウ酸164.34gと蒸留水1564.1gとの水溶液に、85%リン酸水溶液337.05gと蒸留水235.93gとの水溶液を添加し、得られた混合溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、グリセリン脱水用触媒を製造した。
<< Example 2 >>
In Example 1, an aqueous solution of 85.3% phosphoric acid aqueous solution 337.05 g and distilled water 235.93 g was added to an aqueous solution of boric acid 164.34 g and distilled water 1564.1 g, and the resulting mixed solution was used. Except for this, a glycerol dehydration catalyst was produced in the same manner as in Example 1.

≪実施例3≫
実施例1において、ホウ酸154.61gと蒸留水1557.8gとの水溶液に、85%リン酸水溶液345.94gと蒸留水242.16gとの水溶液を添加し、得られた混合溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、グリセリン脱水用触媒を製造した。
Example 3
In Example 1, an aqueous solution of 345.94 g of 85% phosphoric acid solution and 242.16 g of distilled water was added to an aqueous solution of 154.61 g of boric acid and 1557.8 g of distilled water, and the resulting mixed solution was used. Except for this, a glycerol dehydration catalyst was produced in the same manner as in Example 1.

≪実施例4≫
実施例1において、ホウ酸131.31gと蒸留水1542.9gとの水溶液に、85%リン酸水溶液367.25gと蒸留水257.07gとの水溶液を添加し、得られた混合溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、グリセリン脱水用触媒を製造した。
Example 4
In Example 1, an aqueous solution of 85.73 g of 85% phosphoric acid aqueous solution and 257.07 g of distilled water was added to an aqueous solution of 131.31 g of boric acid and 1542.9 g of distilled water, and the resulting mixed solution was used. Except for this, a glycerol dehydration catalyst was produced in the same manner as in Example 1.

≪比較例1≫
実施例1において、ホウ酸197.94gと蒸留水1585.6gとの水溶液に、85%リン酸水溶液306.32gと蒸留水214.42gとの水溶液を添加し、得られた混合溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、グリセリン脱水用触媒を製造した。
≪Comparative example 1≫
In Example 1, an aqueous solution of 85.63 g of phosphoric acid aqueous solution and 214.42 g of distilled water was added to an aqueous solution of 197.94 g of boric acid and 1585.6 g of distilled water, and the resulting mixed solution was used. Except for this, a glycerol dehydration catalyst was produced in the same manner as in Example 1.

≪比較例2≫
実施例1において、ホウ酸175.36gと蒸留水1571.1gとの水溶液に、85%リン酸水溶液326.96gと蒸留水228.87gとの水溶液を添加し、得られた混合溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、グリセリン脱水用触媒を製造した。
«Comparative example 2»
In Example 1, an aqueous solution of 326.96 g of 85% phosphoric acid and 228.87 g of distilled water was added to an aqueous solution of 175.36 g of boric acid and 1571.1 g of distilled water, and the resulting mixed solution was used. Except for this, a glycerol dehydration catalyst was produced in the same manner as in Example 1.

≪アクロレインの製造例≫
実施例1〜4および比較例1、2で製造した触媒を用いて、以下に示す常圧気相固定床流通反応形式により、グリセリンを脱水してアクロレインを製造した。
≪Example of acrolein production≫
Using the catalysts produced in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2, acrolein was produced by dehydrating glycerin by the atmospheric pressure gas phase fixed bed flow reaction mode shown below.

まず、触媒15mLをステンレス製反応管(内径10mm、長さ500mm)に充填して固定床反応器を準備し、この反応器を360℃の塩浴に浸漬した。その後、反応器内に窒素ガスを流量62mL/minで30分間流通させた後、80質量%グリセリン水溶液の気化ガスと窒素ガスとからなる反応ガス(反応ガス組成:グリセリン27モル%、水34モル%、窒素39モル%)を流量(GHSV)640hr−1で3時間流通させた。 First, 15 mL of a catalyst was filled in a stainless steel reaction tube (inner diameter 10 mm, length 500 mm) to prepare a fixed bed reactor, and this reactor was immersed in a salt bath at 360 ° C. Thereafter, nitrogen gas was allowed to flow through the reactor at a flow rate of 62 mL / min for 30 minutes, and then a reaction gas (reaction gas composition: glycerin 27 mol%, water 34 mol) consisting of a vaporized gas of 80 mass% glycerin aqueous solution and nitrogen gas. %, Nitrogen 39 mol%) at a flow rate (GHSV) of 640 hr −1 for 3 hours.

反応器内に反応ガスを流通させてから0.5〜1時間、1.5〜2時間、さらに2.5〜3時間の各30分間における流出ガスをアセトニトリル中に冷却吸収して捕集した。なお、以下では「捕集した流出ガスの冷却吸収物」を「流出物」ということがある。   The effluent gas in each 30 minutes of 0.5 to 1 hour, 1.5 to 2 hours, and 2.5 to 3 hours after flowing the reaction gas through the reactor was collected by cooling and absorbing in acetonitrile. . Hereinafter, the “cooled absorption material of collected effluent gas” may be referred to as “effluent”.

流出物の一部を採り、検出器にFIDを備えるガスクロマトグラフィー(GC)装置により、流出物の定性および定量分析を行った。GCによる定量分析には、内部標準法を採用した。GCによる定性分析の結果、グリセリン、アクロレインと共に、プロピオンアルデヒド、1−ヒドロキシアセトンなどの副生成物が検出された。また、定量分析結果から、グリセリン転化率(GLY転化率)、アクロレイン選択率(ACR選択率)、プロピオンアルデヒド選択率(PALD選択率)および1−ヒドロキシアセトン選択率(HDAC選択率)を算出した。これらの算出式は、以下の通りである。   A part of the effluent was taken, and qualitative and quantitative analysis of the effluent was performed with a gas chromatography (GC) apparatus equipped with a FID in the detector. The internal standard method was adopted for quantitative analysis by GC. As a result of qualitative analysis by GC, by-products such as propionaldehyde and 1-hydroxyacetone were detected together with glycerin and acrolein. From the quantitative analysis results, glycerin conversion rate (GLY conversion rate), acrolein selectivity (ACR selectivity), propionaldehyde selectivity (PARD selectivity) and 1-hydroxyacetone selectivity (HDAC selectivity) were calculated. These calculation formulas are as follows.

GLY転化率=(1−(流出物中のグリセリンのモル数)/(30分間で反応器に流入させたグリセリンのモル数))×100;
ACR選択率=((アクロレインのモル数)/(30分間に反応器に流入させたグリセリンのモル数))×100/グリセリン転化率×100;
PALD選択率=((プロピオンアルデヒドのモル数)/(30分間に反応器に流入させたグリセリンのモル数))×100/グリセリン転化率×100;
HDAC選択率=(1−ヒドロキシアセトンのモル数)/(30分間に反応器に流入させたグリセリンのモル数))×100/グリセリン転化率×100。
GLY conversion = (1− (number of moles of glycerin in the effluent) / (number of moles of glycerin introduced into the reactor in 30 minutes)) × 100;
ACR selectivity = ((moles of acrolein) / (moles of glycerol fed into the reactor in 30 minutes)) × 100 / glycerin conversion × 100;
PALD selectivity = ((number of moles of propionaldehyde) / (number of moles of glycerin introduced into the reactor in 30 minutes)) × 100 / glycerin conversion × 100;
HDAC selectivity = (number of moles of 1-hydroxyacetone) / (number of moles of glycerin introduced into the reactor in 30 minutes)) × 100 / glycerin conversion × 100.

<反応結果>
各触媒のモル比P/Bと各触媒を用いてアクロレインを製造した際に得られた反応結果(最後の30分間のデータ)とを表1に示す。表1において、グリセリンはGLY、アクロレイン、プロピオンアルデヒドおよび1−ヒドロキシアセトンは、それぞれACR、PALDおよびHDACと略号で記した。また、触媒成分のモル比は、リン酸ホウ素塩を調製する際に用いた原料化合物の仕込み量から算出された値である。
<Reaction result>
Table 1 shows the molar ratio P / B of each catalyst and the reaction results (data for the last 30 minutes) obtained when acrolein was produced using each catalyst. In Table 1, glycerin is abbreviated as GCR, acrolein, propionaldehyde, and 1-hydroxyacetone as ACR, PALD, and HDAC, respectively. Further, the molar ratio of the catalyst component is a value calculated from the charged amount of the raw material compound used when preparing the boron phosphate salt.

Figure 2011224537
Figure 2011224537

表1から明らかなように、実施例1〜4および比較例2の結果を比較例1の結果と比較すると、モル比P/Bが1以上である触媒において、ACR選択率が向上することが確認できる。また、実施例1〜4の結果を比較例1、2の結果と比較すると、モル比P/Bが1より大きい触媒において、PALD選択率が低下することが確認できる。これらのことから、モル比P/Bが1より大きい触媒を用いることにより、副生成物の発生量を減しつつ、アクロレインを安定して製造することができると期待される。   As is apparent from Table 1, when the results of Examples 1 to 4 and Comparative Example 2 are compared with the results of Comparative Example 1, the ACR selectivity is improved in the catalyst having a molar ratio P / B of 1 or more. I can confirm. Moreover, when the results of Examples 1 to 4 are compared with the results of Comparative Examples 1 and 2, it can be confirmed that the PALD selectivity is decreased in a catalyst having a molar ratio P / B larger than 1. From these facts, it is expected that by using a catalyst having a molar ratio P / B larger than 1, it is possible to stably produce acrolein while reducing the amount of by-products generated.

次に、上記したアクロレインの製造例に従って、反応時間を3時間で停止することなく継続してアクロレインを製造し、触媒の寿命を評価した。触媒寿命の評価時間は最大で48時間とした。   Next, according to the acrolein production example described above, acrolein was continuously produced without stopping the reaction time at 3 hours, and the life of the catalyst was evaluated. The maximum evaluation time for the catalyst life was 48 hours.

≪実施例5≫
実施例1で製造した触媒を用いて、上記したアクロレインの製造例に従って、触媒の寿命を評価した。この触媒は、48時間にわたり継続してアクロレインの製造が可能であった。
Example 5
Using the catalyst produced in Example 1, the life of the catalyst was evaluated according to the above-mentioned production example of acrolein. This catalyst was able to produce acrolein continuously for 48 hours.

≪実施例6≫
実施例2で製造した触媒を用いて、上記したアクロレインの製造例に従って、触媒の寿命を評価した。この触媒は、48時間にわたり継続してアクロレインの製造が可能であった。
Example 6
Using the catalyst produced in Example 2, the lifetime of the catalyst was evaluated according to the above-described production example of acrolein. This catalyst was able to produce acrolein continuously for 48 hours.

≪実施例7≫
実施例4で製造した触媒を用いて、上記したアクロレインの製造例に従って、触媒の寿命を評価した。この触媒は、48時間にわたり継続してアクロレインの製造が可能であった。
Example 7
Using the catalyst produced in Example 4, the lifetime of the catalyst was evaluated according to the above-described production example of acrolein. This catalyst was able to produce acrolein continuously for 48 hours.

≪比較例3≫
比較例1で製造した触媒を用いて、上記したアクロレインの製造例に従って、触媒の寿命を評価した。この触媒は、反応時間が4.7時間を経過した時点で、急激な圧損上昇が生じ、アクロレインの製造が不可能になった。
«Comparative Example 3»
Using the catalyst produced in Comparative Example 1, the life of the catalyst was evaluated according to the above-described production example of acrolein. With this catalyst, when the reaction time passed 4.7 hours, a sudden pressure drop occurred, making it impossible to produce acrolein.

≪比較例4≫
比較例2で製造した触媒を用いて、上記したアクロレインの製造例に従って、触媒の寿命を評価した。この触媒は、反応時間の経過と共に、徐々に圧損上昇が生じ、反応時間が20時間を経過した時点で、アクロレインの製造が不可能になった。
<< Comparative Example 4 >>
Using the catalyst produced in Comparative Example 2, the life of the catalyst was evaluated according to the above-described production example of acrolein. With this catalyst, the pressure loss gradually increased with the lapse of the reaction time, and when a reaction time of 20 hours had passed, it became impossible to produce acrolein.

<反応結果>
得られた反応結果(各反応時間に至る直前の30分間のデータ)を表2に示す。表2において、グリセリンはGLY、アクロレイン、プロピオンアルデヒドおよび1−ヒドロキシアセトンは、それぞれACR、PALDおよびHDACと略号で記した。また、触媒成分のモル比は、リン酸ホウ素塩を調製する際に用いた原料化合物の仕込み量から算出された値である。
<Reaction result>
The obtained reaction results (data for 30 minutes immediately before reaching each reaction time) are shown in Table 2. In Table 2, glycerin is abbreviated as GCR, acrolein, propionaldehyde, and 1-hydroxyacetone as ACR, PALD, and HDAC, respectively. Further, the molar ratio of the catalyst component is a value calculated from the charged amount of the raw material compound used when preparing the boron phosphate salt.

Figure 2011224537
Figure 2011224537

表2から明らかなように、実施例5〜7の結果を比較例3、4の結果と比較すると、モル比P/Bが1より大きい触媒において、反応を継続することが可能な時間が2倍以上長くなっていることが確認できる。このことから、モル比P/Bが1より大きい触媒を用いることにより、アクロレインを長期間にわたり安定して製造することができると期待される。   As is apparent from Table 2, when the results of Examples 5 to 7 are compared with the results of Comparative Examples 3 and 4, the time during which the reaction can be continued in a catalyst having a molar ratio P / B greater than 1 is 2 It can be confirmed that it is longer than double. From this, it is expected that acrolein can be stably produced over a long period of time by using a catalyst having a molar ratio P / B larger than 1.

≪アクリル酸の製造例≫
下記に示す工程で、グリセリンからアクリル酸の製造を行った。
(1)前段反応工程:グリセリンを脱水してプロピオンアルデヒドとアクロレインとを含む反応生成物を得た。
(2)前段精製工程:(1)で得られた反応生成物を精製して後段反応に供することができるプロピオンアルデヒドとアクロレインとを含む組成物を得た。
(3)後段反応工程:(2)で得られた組成物を酸化反応に供して粗製アクリル酸を含む反応生成物を得た。
(4)後段精製工程:(3)で得られた反応生成物を蒸留して粗製アクリル酸を得た後、この粗製アクリル酸を晶析により精製してアクリル酸を得た。
≪Example of acrylic acid production≫
In the steps shown below, acrylic acid was produced from glycerin.
(1) Pre-reaction step: Glycerol was dehydrated to obtain a reaction product containing propionaldehyde and acrolein.
(2) Preliminary purification step: The reaction product obtained in (1) was purified to obtain a composition containing propionaldehyde and acrolein that can be used in the subsequent reaction.
(3) Subsequent reaction step: The composition obtained in (2) was subjected to an oxidation reaction to obtain a reaction product containing crude acrylic acid.
(4) Subsequent purification step: After the reaction product obtained in (3) was distilled to obtain crude acrylic acid, the crude acrylic acid was purified by crystallization to obtain acrylic acid.

以下、上記の各工程を順に説明する。
(1)前段反応工程
(前段反応触媒)
前段反応に用いた触媒として、実施例2に示した触媒を用いた。
Hereafter, each said process is demonstrated in order.
(1) First stage reaction process (First stage reaction catalyst)
The catalyst shown in Example 2 was used as the catalyst used in the previous reaction.

(脱水反応)
上記の触媒50mLをステンレス製反応管(内径25mm、長さ500mm)に充填、固定床反応器として準備し、この反応器を360℃のナイターバス中に設置した。
(Dehydration reaction)
50 mL of the above catalyst was filled in a stainless steel reaction tube (inner diameter 25 mm, length 500 mm) and prepared as a fixed bed reactor, and this reactor was placed in a 360 ° C. night bath.

反応器出口部には、コンデンサーを設け、約4℃の冷却水を流した。反応系を真空ポンプで62kPaまで減圧し、圧力の調整には、真空一定装置を用いた。その後、グリセリン含有ガスを反応器内に流通させた。ここでグリセリン含有ガスとして、グリセリン44容量%、水56容量%からなる混合ガスを、ガス空間速度(GHSV)420hr−1の流量で流通させた。グリセリン含有ガスの流通開始から断続的に20時間供給し、反応器から流出するガスをコンデンサーで全て凝縮させ、氷浴で冷却した受器に回収した。回収された反応生成物の重量は939gであり、供給原料の99質量%であった。 A condenser was provided at the reactor outlet, and cooling water at about 4 ° C. was allowed to flow. The reaction system was depressurized to 62 kPa with a vacuum pump, and a constant vacuum apparatus was used to adjust the pressure. Thereafter, a glycerin-containing gas was circulated in the reactor. Here, as the glycerin-containing gas, a mixed gas composed of 44% by volume of glycerin and 56% by volume of water was circulated at a flow rate of gas space velocity (GHSV) 420 hr −1 . The glycerin-containing gas was intermittently supplied for 20 hours from the start of the circulation, and all the gas flowing out from the reactor was condensed with a condenser and collected in a receiver cooled with an ice bath. The weight of the recovered reaction product was 939 g, which was 99% by mass of the feedstock.

得られた反応生成物をガスクロマトグラフィーで定量分析した結果、反応生成物中、アクロレイン36質量%、プロピオンアルデヒド0.3質量%、1−ヒドロキシアセトン6.6質量%、水45質量%、重質分12質量%であった。   As a result of quantitative analysis of the obtained reaction product by gas chromatography, the reaction product contained 36% by mass of acrolein, 0.3% by mass of propionaldehyde, 6.6% by mass of 1-hydroxyacetone, 45% by mass of water, heavy The mass was 12% by mass.

(2)前段精製工程
(1)で得られた反応生成物を0.12kg/hで薄膜蒸留装置に供給し、常圧、液膜の壁温85℃、翼回転速度300rpmの条件で運転し、塔頂から、アクロレイン42質量%、プロピオンアルデヒド0.6質量%、1−ヒドロキシアセトン4質量%、水51質量%を含む留出液(すなわち、プロピオンアルデヒドとアクロレインとを含む組成物)を0.11kg/hで得た。
(2) Preliminary purification step The reaction product obtained in (1) was supplied to the thin film distillation apparatus at 0.12 kg / h and operated under conditions of normal pressure, liquid film wall temperature of 85 ° C. and blade rotation speed of 300 rpm. From the top of the column, a distillate containing 42% by mass of acrolein, 0.6% by mass of propionaldehyde, 4% by mass of 1-hydroxyacetone and 51% by mass of water (that is, a composition containing propionaldehyde and acrolein) is 0. Obtained at 11 kg / h.

(3)後段反応工程
(後段反応触媒)
後段反応に用いた酸化触媒は、以下のように調製した。加熱攪拌している水2500mLにパラモリブデン酸アンモニウム350g、メタバナジン酸アンモニウム116gおよびパラタングステン酸アンモニウム44.6gを溶解させた後、三酸化バナジウム1.5gを添加した。これとは別に、加熱攪拌している水750mLに硝酸銅87.8gを溶解させた後、酸化第一銅1.2gおよび三酸化アンチモン29gを添加した。これら2つの液を混合した後、担体である直径3〜5mmの球状α−アルミナ1000mLを加え、攪拌しながら蒸発乾固させて触媒前駆体を得た。この触媒前駆体を400℃で6時間焼成してアクリル酸製造用酸化触媒を調製した。なお、アクリル酸製造用酸化触媒の担持金属組成は、Mo126.1Cu2.3Sb1.2である。
(3) Second-stage reaction step (Second-stage reaction catalyst)
The oxidation catalyst used for the latter stage reaction was prepared as follows. 350 g of ammonium paramolybdate, 116 g of ammonium metavanadate, and 44.6 g of ammonium paratungstate were dissolved in 2500 mL of water with heating and stirring, and then 1.5 g of vanadium trioxide was added. Separately, 87.8 g of copper nitrate was dissolved in 750 mL of water with stirring, and then 1.2 g of cuprous oxide and 29 g of antimony trioxide were added. After mixing these two liquids, 1000 mL of a spherical α-alumina having a diameter of 3 to 5 mm as a carrier was added and evaporated to dryness with stirring to obtain a catalyst precursor. This catalyst precursor was calcined at 400 ° C. for 6 hours to prepare an oxidation catalyst for producing acrylic acid. Incidentally, supported metal composition of the oxidation catalyst for production of acrylic acid is Mo 12 V 6.1 W 1 Cu 2.3 Sb 1.2.

(酸化反応)
上記の触媒50mLを充填したステンレス製反応管(内径25mm、長さ500mm)を固定床酸化反応器として準備し、この反応器を260℃のナイターバス中に設置した。その後、(2)で得られた組成物を反応器に供給した。反応器出口部分には、コンデンサーを設け、約15℃の冷却水を流した。ここで、プロピオンアルデヒド含有ガスとして、アクロレイン6.5容量%、プロピオンアルデヒド0.06容量%、1−ヒドロキシアセトン0.45容量%、酸素6容量%、水13容量%、窒素74容量%からなる混合ガスを、空間速度(GHSV)1900hr−1の流量で流通させた。プロピオンアルデヒドとアクロレインとを含む組成物を反応開始から断続的に22時間供給し、反応器から流出するガスをコンデンサーで凝縮させ、氷浴で冷却した受器およびその後に設けたコールドトラップに回収した。
(Oxidation reaction)
A stainless steel reaction tube (inner diameter 25 mm, length 500 mm) filled with 50 mL of the catalyst was prepared as a fixed bed oxidation reactor, and this reactor was placed in a night bath at 260 ° C. Thereafter, the composition obtained in (2) was supplied to the reactor. A condenser was provided at the reactor outlet, and cooling water of about 15 ° C. was allowed to flow. Here, propionaldehyde-containing gas is composed of 6.5% by volume of acrolein, 0.06% by volume of propionaldehyde, 0.45% by volume of 1-hydroxyacetone, 6% by volume of oxygen, 13% by volume of water, and 74% by volume of nitrogen. The mixed gas was circulated at a flow rate of space velocity (GHSV) 1900 hr −1 . A composition containing propionaldehyde and acrolein was intermittently supplied for 22 hours from the start of the reaction, and the gas flowing out from the reactor was condensed by a condenser and collected in a receiver cooled by an ice bath and a cold trap provided thereafter. .

回収された粗製アクリル酸を含む反応生成物の重量は614gであり、供給原料の95質量%であった。ガスクロマトグラフィーで定量分析した結果、反応生成物中、粗製アクリル酸62質量%、プロピオン酸0.01質量%、ギ酸1質量%、酢酸3質量%、水34質量%であった。   The recovered reaction product containing crude acrylic acid weighed 614 g and was 95% by mass of the feedstock. As a result of quantitative analysis by gas chromatography, the reaction product was 62% by mass of crude acrylic acid, 0.01% by mass of propionic acid, 1% by mass of formic acid, 3% by mass of acetic acid, and 34% by mass of water.

グリセリンを原料とするアクリル酸の製造においては、プロピレンを原料とする従来公知のアクリル酸の製造方法に比べて、副生成物であるプロピオン酸、ギ酸、酢酸などの有機酸の副生量が増加することがわかる。   In the production of acrylic acid using glycerin as a raw material, by-products of organic acids such as propionic acid, formic acid, and acetic acid, which are by-products, are increased, compared to the known acrylic acid production method using propylene as a raw material. I understand that

(4)後段精製工程
(3)で得られた反応生成物を段数10の蒸留塔の5段目に0.2kg/hで供給し、還流比1、塔頂からの留出量0.070kg/hの条件で連続蒸留を行った。その結果、塔底より、アクリル酸88.1質量%、プロピオン酸0.01質量%、酢酸2.3質量%、ギ酸0.04質量%、水9.5質量%の組成を有する粗製アクリル酸を0.130kg/hで得た。この粗製アクリル酸を、母液として、室温(約15℃)〜−5.8℃の温度範囲まで冷却して結晶を析出させ、同温度で保持した後、吸引濾過により結晶を液体から分離する晶析操作を行った。分離した結晶を融解させてから、一部をサンプリングして分析し、残りを母液として室温(約15℃)〜4.6℃の温度範囲まで冷却して結晶を析出させ、同温度で保持した後、吸引濾過により結晶を液体から分離する晶析操作を行った。合計2回の晶析操作により、最終的に、純度99.9質量%以上のアクリル酸を得ることができた。結果を表3に示す。なお、プロピオン酸および酢酸の合計量は、検出限界(1質量ppm)以下であった。
(4) Subsequent purification step The reaction product obtained in (3) is supplied to the fifth stage of the distillation column having 10 plates at 0.2 kg / h, the reflux ratio is 1, and the distillation amount from the top is 0.070 kg. Continuous distillation was carried out under the conditions of / h. As a result, crude acrylic acid having a composition of 88.1% by mass acrylic acid, 0.01% by mass propionic acid, 2.3% by mass acetic acid, 0.04% by mass formic acid, and 9.5% by mass water from the tower bottom. Was obtained at 0.130 kg / h. The crude acrylic acid is cooled to room temperature (about 15 ° C.) to −5.8 ° C. as a mother liquor to precipitate crystals, and held at the same temperature, then the crystals are separated from the liquid by suction filtration. Analysis operation was performed. After the separated crystals were melted, a part was sampled and analyzed, and the rest was cooled as a mother liquor to a temperature range of room temperature (about 15 ° C.) to 4.6 ° C. to precipitate the crystals, and kept at the same temperature. Thereafter, a crystallization operation for separating the crystals from the liquid by suction filtration was performed. A total of two crystallization operations finally yielded acrylic acid with a purity of 99.9% by mass or more. The results are shown in Table 3. In addition, the total amount of propionic acid and acetic acid was below the detection limit (1 mass ppm).

Figure 2011224537
Figure 2011224537

≪吸水性樹脂の製造例≫
アクリル酸の製造例において、2回目の晶析操作で得られた酢酸およびプロピオン酸の合計量が200質量ppmのアクリル酸に重合禁止剤を60質量ppm含有するアクリル酸を調製した。別途、鉄を0.2質量ppm含有する水酸化ナトリウムから得られたNaOH水溶液に対して、上記のアクリル酸を冷却下(液温35℃)で添加することにより、75モル%中和を行なった。アクリル酸や水中の鉄は検出限界以下であり、よって、単量体の鉄含有量は計算値で約0.07質量ppmであった。
≪Example of manufacturing water-absorbing resin≫
In the production example of acrylic acid, acrylic acid containing 60 mass ppm of a polymerization inhibitor was prepared in acrylic acid having a total amount of acetic acid and propionic acid obtained by the second crystallization operation of 200 mass ppm. Separately, 75 mol% neutralization was performed by adding the above acrylic acid under cooling (liquid temperature 35 ° C.) to an aqueous NaOH solution obtained from sodium hydroxide containing 0.2 mass ppm of iron. It was. Acrylic acid and iron in water were below the detection limit. Therefore, the iron content of the monomer was calculated to be about 0.07 mass ppm.

得られた、中和率75モル%、濃度35質量%のアクリル酸ナトリウム水溶液に、内部架橋剤としてポリエチレングリコールジアクリレート0.05モル%(アクリル酸ナトリウム水溶液に対する値)を溶解させることにより、単量体成分を得た。この単量体成分350gを容積1Lの円筒容器に入れ、2L/minの割合で窒素を吹き込んで、20分間脱気した。次いで、過硫酸ナトリウム0.12g/モル(単量体成分に対する値)およびL−アスコルビン酸0.005g/モル(単量体成分に対する値)の水溶液をスターラー攪拌下で添加して、重合を開始させた。重合開始後に攪拌を停止し、静置水溶液重合を行なった。単量体成分の温度が約15分(重合ピーク時間)後にピーク重合温度108℃を示した後、30分間重合を進行させた。その後、重合物を円筒容器から取り出し、含水ゲル状架橋重合体を得た。   By dissolving 0.05 mol% of polyethylene glycol diacrylate (value relative to an aqueous sodium acrylate solution) as an internal cross-linking agent in the obtained sodium acrylate aqueous solution having a neutralization rate of 75 mol% and a concentration of 35 mass%, a simple solution was obtained. A mass component was obtained. 350 g of this monomer component was placed in a cylindrical container having a volume of 1 L, and nitrogen was blown at a rate of 2 L / min to deaerate for 20 minutes. Next, an aqueous solution of sodium persulfate 0.12 g / mol (value relative to the monomer component) and L-ascorbic acid 0.005 g / mol (value relative to the monomer component) was added under stirring with a stirrer to initiate polymerization. I let you. Stirring was stopped after the initiation of polymerization, and a standing aqueous solution polymerization was carried out. After the temperature of the monomer component showed a peak polymerization temperature of 108 ° C. after about 15 minutes (polymerization peak time), the polymerization was allowed to proceed for 30 minutes. Thereafter, the polymer was taken out from the cylindrical container to obtain a hydrogel crosslinked polymer.

得られた含水ゲル状架橋重合体は、45℃でミートチョッパー(孔径8mm)により細分化した後、170℃の熱風乾燥機で、20分間加熱乾燥させた。さらに、乾燥重合体(固形分:約95%)をロールミルで粉砕し、JIS標準篩で粒径600〜300μmに分級することにより、ポリアクリル酸系吸水性樹脂(中和率75%)を得た。   The obtained hydrogel crosslinked polymer was subdivided at 45 ° C. with a meat chopper (pore diameter: 8 mm) and then heat-dried with a hot air dryer at 170 ° C. for 20 minutes. Furthermore, a dry polymer (solid content: about 95%) is pulverized with a roll mill and classified with a JIS standard sieve to a particle size of 600 to 300 μm to obtain a polyacrylic acid water-absorbing resin (neutralization rate 75%). It was.

本発明によるアクリル酸の製造方法により得られたアクリル酸の重合性は、プロピレンを原料とするアクリル酸の製造方法により得られたアクリル酸の重合性と同等であり、得られた吸水性樹脂は、臭気がなく、物性も同等であった。   The polymerizability of acrylic acid obtained by the method for producing acrylic acid according to the present invention is equivalent to the polymerizability of acrylic acid obtained by the method for producing acrylic acid using propylene as a raw material. There was no odor and the physical properties were the same.

本発明は、グリセリンからアクロレインを高収率で安定的かつ連続的に製造することを可能にするので、バイオディーゼルの製造時に副生するグリセリンの有効利用を図るうえでの重要な技術として、バイオディーセルの普及ならびに地球温暖化対策に多大の貢献をなすものである。   Since the present invention makes it possible to stably and continuously produce acrolein from glycerin in a high yield, as an important technique for achieving effective utilization of glycerin by-produced during the production of biodiesel, It contributes greatly to the spread of D-cell and the measures against global warming.

Claims (7)

リン酸ホウ素塩を含有するグリセリン脱水用触媒であって、前記リン酸ホウ素塩におけるリン(P)とホウ素(B)とのモル比P/Bが1.02以上、2以下であることを特徴とするグリセリン脱水用触媒。   A catalyst for dehydration of glycerin containing a boron phosphate salt, wherein a molar ratio P / B of phosphorus (P) to boron (B) in the boron phosphate salt is 1.02 or more and 2 or less. A catalyst for dehydration of glycerin. 前記リン酸ホウ素塩におけるリン(P)とホウ素(B)とのモル比P/Bが1.05以上、1.5以下である請求項1に記載のグリセリン脱水用触媒。   The catalyst for glycerol dehydration according to claim 1, wherein the molar ratio P / B of phosphorus (P) and boron (B) in the boron phosphate salt is 1.05 or more and 1.5 or less. 触媒の存在下においてグリセリンを脱水させてアクロレインを製造する方法であって、前記触媒が請求項1または2に記載のグリセリン脱水用触媒であることを特徴とするアクロレインの製造方法。   A method for producing acrolein by dehydrating glycerol in the presence of a catalyst, wherein the catalyst is the glycerol dehydrating catalyst according to claim 1 or 2. グリセリンガスを含有する反応ガスと触媒とを接触させる気相反応によりグリセリンを脱水させる請求項3に記載のアクロレインの製造方法。   The method for producing acrolein according to claim 3, wherein glycerol is dehydrated by a gas phase reaction in which a reaction gas containing glycerol gas is brought into contact with a catalyst. 触媒の存在下においてグリセリンを脱水させてアクロレインを製造した後、得られたアクロレインを酸化してアクリル酸を製造する方法であって、前記触媒が請求項1または2に記載のグリセリン脱水用触媒であることを特徴とするアクリル酸の製造方法。   A method for producing acrolein by dehydrating glycerin in the presence of a catalyst and then oxidizing the obtained acrolein to produce acrylic acid, wherein the catalyst is a glycerol dehydration catalyst according to claim 1 or 2. A method for producing acrylic acid, comprising: 触媒の存在下においてグリセリンを脱水させてアクロレインを製造した後、得られたアクロレインを酸化してアクリル酸を製造し、得られたアクリル酸を含む単量体成分を重合して親水性樹脂を製造する方法であって、前記触媒が請求項1または2に記載のグリセリン脱水用触媒であることを特徴とする親水性樹脂の製造方法。   Acrolein is produced by dehydrating glycerin in the presence of a catalyst, then the resulting acrolein is oxidized to produce acrylic acid, and the resulting monomer component containing acrylic acid is polymerized to produce a hydrophilic resin. A method for producing a hydrophilic resin, wherein the catalyst is the glycerol dehydration catalyst according to claim 1. 前記親水性樹脂が吸水性樹脂である請求項6に記載の親水性樹脂の製造方法。   The method for producing a hydrophilic resin according to claim 6, wherein the hydrophilic resin is a water absorbent resin.
JP2010212528A 2010-03-31 2010-09-22 Catalyst for dehydrating glycerin, method of producing acrolein using the catalyst, method of producing acrylic acid, and method of producing hydrophilic resin Withdrawn JP2011224537A (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010212528A JP2011224537A (en) 2010-03-31 2010-09-22 Catalyst for dehydrating glycerin, method of producing acrolein using the catalyst, method of producing acrylic acid, and method of producing hydrophilic resin
EP11765523.3A EP2554258A4 (en) 2010-03-31 2011-03-28 Glycerin dehydration catalyst, and acrolein production process, acrylic acid production process and hydrophilic resin production process each using the catalyst
US13/582,521 US20130018161A1 (en) 2010-03-31 2011-03-28 Catalyst for glycerin dehydration, and process for producing acrolein, process for producing acrylic acid, and process for producing hydrophilic resin each using the catalyst
PCT/JP2011/057700 WO2011125623A1 (en) 2010-03-31 2011-03-28 Glycerin dehydration catalyst, and acrolein production process, acrylic acid production process and hydrophilic resin production process each using the catalyst
CN201180010828XA CN102781579A (en) 2010-03-31 2011-03-28 Glycerin dehydration catalyst, and acrolein production process, acrylic acid production process and hydrophilic resin production process each using the catalyst
EP14004139.3A EP2886193A3 (en) 2010-03-31 2011-03-28 Catalyst for glycerin dehydration, and process for producing acrolein, process for producing acrylic acid, and process for producing hydrophilic resin each using the catalyst

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010084562 2010-03-31
JP2010084562 2010-03-31
JP2010212528A JP2011224537A (en) 2010-03-31 2010-09-22 Catalyst for dehydrating glycerin, method of producing acrolein using the catalyst, method of producing acrylic acid, and method of producing hydrophilic resin

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011224537A true JP2011224537A (en) 2011-11-10

Family

ID=45040586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010212528A Withdrawn JP2011224537A (en) 2010-03-31 2010-09-22 Catalyst for dehydrating glycerin, method of producing acrolein using the catalyst, method of producing acrylic acid, and method of producing hydrophilic resin

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011224537A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013119587A (en) * 2011-12-07 2013-06-17 Jfe Steel Corp Method of recovering sensible heat from scorching coke
JP2013129631A (en) * 2011-12-21 2013-07-04 Nippon Shokubai Co Ltd Method of manufacturing acrylic acid from glycerol and method of manufacturing hydrophilic resin
US9422377B2 (en) 2011-09-29 2016-08-23 Nippon Shokubai Co., Ltd. Process for producing acrolein, acrylic acid and derivatives thereof

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9422377B2 (en) 2011-09-29 2016-08-23 Nippon Shokubai Co., Ltd. Process for producing acrolein, acrylic acid and derivatives thereof
JP2013119587A (en) * 2011-12-07 2013-06-17 Jfe Steel Corp Method of recovering sensible heat from scorching coke
JP2013129631A (en) * 2011-12-21 2013-07-04 Nippon Shokubai Co Ltd Method of manufacturing acrylic acid from glycerol and method of manufacturing hydrophilic resin

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2010074177A1 (en) Method for producing acrylic acid
WO2011125623A1 (en) Glycerin dehydration catalyst, and acrolein production process, acrylic acid production process and hydrophilic resin production process each using the catalyst
EP2006273B1 (en) Process for production of acrolein
JP6173314B2 (en) (Meth) acrylic acid production method and hydrophilic resin production method
WO2008053646A1 (en) Acrylic acid production process, acrylic acid production apparatus, and composition for production of acrylic acid
JP5654615B2 (en) Process for producing acrylic acid and / or ester thereof and polymer thereof
US8076509B2 (en) Process for producing acrylic acid
JP5914655B2 (en) Improved dehydration method
JP2011224536A (en) Catalyst for dehydrating glycerin, method of producing acrolein using the catalyst, method of producing acrylic acid, and method of producing hydrophilic resin
JP2011224537A (en) Catalyst for dehydrating glycerin, method of producing acrolein using the catalyst, method of producing acrylic acid, and method of producing hydrophilic resin
JP5702205B2 (en) Catalyst for glycerin dehydration, method for producing acrolein using the catalyst, method for producing acrylic acid, and method for producing hydrophilic resin
JP5869436B2 (en) Method for regenerating catalyst for dehydration of 3-hydroxycarboxylic acid or ester thereof, and method for producing (meth) acrylic acid or ester thereof
JP5130107B2 (en) Acrylic acid production method
JP2008280349A (en) Method for producing acrylic acid, apparatus for producing acrylic acid, and composition for producing acrylic acid
JP2012091157A (en) Glycerin dehydration catalyst and method of producing acrolein using the same, method of producing acrylic acid, and method of producing hydrophilic resin
JP6193010B2 (en) (Meth) acrylic acid production method and hydrophilic resin production method
JP6193011B2 (en) (Meth) acrylic acid production method and hydrophilic resin production method
JP5785910B2 (en) Method for producing (meth) acrylic acid or ester thereof
JP6169315B2 (en) Method for producing acrylic acid from glycerin and method for producing hydrophilic resin
JP2020196688A (en) Method for producing methacrylic acid

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130405

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20140127