JP2012025672A - METHOD FOR PRODUCING HIGH-PURITY N-tert-BUTYLACRYLAMIDE AND SUBLIMATION PURIFICATION APPARATUS - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING HIGH-PURITY N-tert-BUTYLACRYLAMIDE AND SUBLIMATION PURIFICATION APPARATUS Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that even if N-tert-butylacrylamide produced as a by-product in the production of 2-acrylamide-2-methylpropane sulfonic acid is separated and washed after crystallization, the crystal after washing is discolored in blue to green or in brown during storage and N-tert-butylacrylamide is limited in a field of use.SOLUTION: The method for producing N-tert-butylacrylamide includes recovering N-tert-butylacrylamide as a crude crystal and then collecting N-tert-butylacrylamide by sublimation of the crude crystal. According to the production method, the obtained crystal of N-tert-butylacrylamide has high purity, is not discolored in brown or in light yellow or bluish green and used in fields such as high-class cosmetics and printing materials demanding a fine hue and quality stability and low toxicity to human body. Further a recrystallization solvent such as an organic solvent is not required, the production method decreases a waste liquid, reduces an environmental load and is economically advantageous.

Description

本発明は、高純度のN−tert−ブチルアクリルアミド(一般式1)の製造方法に関し、更に詳述すれば、アクリロニトリル、硫酸及びイソブチレンを反応させて2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸(以下、ATBSという)を製造するに際し、同時に生成する副生物より、高純度で低着色のN−tert−ブチルアクリルアミドを得ることができる製造方法及び当該製造方法に使用する昇華精製装置に関する。
すなわち、ATBSの結晶が分散してなる反応液から、ATBSを除いた後に、N−tert−ブチルアクリルアミドを粗結晶として回収し、当該粗結晶を溶融し、昇華精製することを特徴とするN−tert−ブチルアクリルアミドの製造方法及び当該製造方法に使用する昇華精製装置に関するものである。

Figure 2012025672
The present invention relates to a method for producing high-purity N-tert-butylacrylamide (general formula 1), and more specifically, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (hereinafter referred to as “acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid”) by reacting acrylonitrile, sulfuric acid and isobutylene. The present invention relates to a production method capable of obtaining N-tert-butylacrylamide of high purity and low color from by-products produced simultaneously with the production of the product, and a sublimation purification apparatus used in the production method.
That is, N-tert-butylacrylamide is recovered as crude crystals after removing ATBS from a reaction solution in which ATBS crystals are dispersed, and the crude crystals are melted and purified by sublimation. The present invention relates to a production method of tert-butylacrylamide and a sublimation purification apparatus used in the production method.
Figure 2012025672

従来、N−tert−ブチルアクリルアミドは、アクリロニトリル、アクリル酸エステル等のモノマーと共重合させて、ゴム薬品、塗料製品等の原料として使用されてきた。さらに近年では、化粧品、医療用材料や印刷材料の原料としても有用性が認められ、その用途は拡大しつつある。
化粧品の用途では、原料成分に含まれる不純物による皮膚刺激や炎症が問題となり、印刷材料の分野ではインクの発色低下や安定性低下が問題となってきた。
また、着色が原因で製品の色相が変わってしまうと、著しく商品価値を落とすことになるため、着色のない原料が求められるようになってきた。
Conventionally, N-tert-butylacrylamide has been used as a raw material for rubber chemicals, paint products and the like by copolymerizing with monomers such as acrylonitrile and acrylate esters. Further, in recent years, usefulness has been recognized as a raw material for cosmetics, medical materials, and printing materials, and its uses are expanding.
In cosmetic applications, skin irritation and inflammation due to impurities contained in raw material components have become problems, and in the field of printing materials, ink coloring and stability have been problematic.
Further, when the hue of a product changes due to coloring, the commercial value is remarkably lowered, so that a raw material without coloring has been demanded.

N−tert−ブチルアクリルアミドは、一般的にはアクリロニトリルとtert−ブチルアルコールとの反応、精製により得られる。
具体的なN−tert−ブチルアクリルアミドの製造方法としては、アクリロニトリルとtert−ブチルアルコールとを硫酸等の強酸下で反応させるという方法が知られている。
この方法においては、得られる反応液中に種々の不純物が含まれており、反応後の精製プロセスが要点になっている。N−tert−ブチルアクリルアミドを蒸留することは容易でなく、その精製法としては晶析等の固体の精製に用いる方法が使用されている。
例えば、上記の反応により得られる反応液に水もしくは低級アルコールの水溶液を添加して、N−tert−ブチルアクリルアミドの結晶を析出するにあたり、pHを0.1〜3に調整した水もしくは水溶液を前記反応液に添加するという方法(特許文献1)、あるいは、前記と同様な反応液をキレート剤であるアミノポリ燐酸又はアミノポリカルボン酸の存在下にアルカリ水溶液で中和してN−tert−ブチルアクリルアミドを析出させるという方法(特許文献2)などが知られている。
N-tert-butylacrylamide is generally obtained by reaction and purification of acrylonitrile and tert-butyl alcohol.
As a specific method for producing N-tert-butylacrylamide, a method is known in which acrylonitrile and tert-butyl alcohol are reacted under a strong acid such as sulfuric acid.
In this method, various impurities are contained in the obtained reaction liquid, and the purification process after the reaction is the main point. It is not easy to distill N-tert-butylacrylamide, and a method used for purification of solids such as crystallization is used as the purification method.
For example, when water or an aqueous solution of a lower alcohol is added to the reaction solution obtained by the above reaction to precipitate N-tert-butylacrylamide crystals, the water or aqueous solution adjusted to pH 0.1 to 3 is used. A method of adding to a reaction solution (Patent Document 1), or N-tert-butylacrylamide obtained by neutralizing a reaction solution similar to the above with an alkaline aqueous solution in the presence of an aminopolyphosphoric acid or aminopolycarboxylic acid as a chelating agent A method of precipitating (Patent Document 2) is known.

一方、アクリロニトリル、硫酸及びイソブチレンの3者の付加反応によりATBSを製造する際に、N−tert−ブチルアクリルアミドが副生物として生成することが知られている。副生するN−tert−ブチルアクリルアミドはATBSに対しては不純物であり、従来はそれを含む廃液を産業廃棄物として処分していた。
かかる廃液の有効利用として、当該廃液からN−tert−ブチルアクリルアミドの粗結晶を回収し、その粗結晶をアクリロニトリルなどの溶媒により精製する方法(特許文献3)が提案されている。
On the other hand, it is known that N-tert-butylacrylamide is produced as a by-product when ATBS is produced by a three-way addition reaction of acrylonitrile, sulfuric acid and isobutylene. N-tert-butylacrylamide produced as a by-product is an impurity for ATBS, and conventionally, the waste liquid containing it has been disposed of as industrial waste.
As an effective use of such waste liquid, a method (Patent Document 3) in which crude crystals of N-tert-butylacrylamide are recovered from the waste liquid and the crude crystals are purified with a solvent such as acrylonitrile has been proposed.

特開平10−87587号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-87587 特開平9−124568号公報JP-A-9-124568 特開2005−29476号公報JP 2005-29476 A

しかしながら、特許文献1及び2に記載の方法は、N−tert−ブチルアクリルアミドを精製する際に、大過剰なメタノール水が必要であり、使用後のメタノール水は、廃液として処分されるため、環境に対する負荷の増大を招き、経済的にも不利であった。
一方、特許文献3に記載の方法は、着色していても良い用途や分野への適用は可能であるが、N−tert−ブチルアクリルアミドが褐色や淡黄色あるいは青緑に着色する問題があった。
このため、従来技術では、近年、高まった環境に対する負荷を低減すると同時に、高純度や着色防止に対する要求を満たすには不十分であり、使用分野を制限せざるを得ないという問題があった。
However, the methods described in Patent Documents 1 and 2 require a large excess of methanol water when purifying N-tert-butylacrylamide, and the used methanol water is disposed of as a waste liquid. It was also disadvantageous from an economic point of view.
On the other hand, although the method described in Patent Document 3 can be applied to uses and fields that may be colored, there is a problem that N-tert-butylacrylamide is colored brown, light yellow, or blue-green. .
For this reason, in the prior art, there has been a problem that in recent years, the burden on the environment that has been increased has been reduced, and at the same time, it is insufficient to satisfy the demand for high purity and color prevention, and the field of use has to be restricted.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、アクリロニトリル、硫酸及びイソブチレンの付加反応で得られる反応液(後記するようにATBSの結晶がアクリロニトリル中に分散した分散液)からATBSを回収した後に、その反応液から取り出したN−tert−ブチルアクリルアミドの粗結晶を昇華することで、メタノールのような有機溶剤を使用することなく、褐色や淡黄色あるいは青緑色の着色がないN−tert−ブチルアクリルアミドを製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that a reaction liquid obtained by addition reaction of acrylonitrile, sulfuric acid and isobutylene (a dispersion liquid in which ATBS crystals are dispersed in acrylonitrile as will be described later) is converted into ATBS. The N-tert-butylacrylamide crude crystals taken out from the reaction solution are sublimated, and without using an organic solvent such as methanol, there is no brown, light yellow or blue-green coloration. It has been found that -tert-butylacrylamide can be produced, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明の第一発明は、アクリロニトリル、硫酸およびイソブチレンを反応させて得られる2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸を反応液から分離し、その後の反応液中に含まれるN−tert−ブチルアクリルアミドを精製するに際し、N−tert−ブチルアクリルアミドを粗結晶として回収した後に、当該粗結晶を昇華によって捕集することを特徴とするN−tert−ブチルアクリルアミドの製造方法である。   That is, in the first invention of the present invention, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid obtained by reacting acrylonitrile, sulfuric acid and isobutylene is separated from the reaction solution, and N-tert- contained in the reaction solution thereafter. A method for producing N-tert-butylacrylamide, which comprises collecting N-tert-butylacrylamide as crude crystals and then collecting the crude crystals by sublimation when purifying butylacrylamide.

本発明の第二発明は、N−tert−ブチルアクリルアミドの粗結晶を溶融し、当該溶融液に含まれる水により及び/又は水を添加することにより水蒸気を発生させ、当該水蒸気をN−tert−ブチルアクリルアミドの昇華ガスと同伴させることを特徴とする第一発明に記載のN−tert−ブチルアクリルアミドの製造方法である。   According to the second invention of the present invention, a crude crystal of N-tert-butylacrylamide is melted, and water vapor is generated by adding water and / or by adding water, and the water vapor is converted into N-tert- The method for producing N-tert-butylacrylamide according to the first invention, wherein the method is accompanied with a sublimation gas of butylacrylamide.

本発明の第三発明は、N−tert−ブチルアクリルアミドの粗結晶の溶融液の温度が100℃〜140℃であることを特徴とする第一発明又は第二発明に記載のN−tert−ブチルアクリルアミドの製造方法である。   The third invention of the present invention is the N-tert-butyl according to the first or second invention, wherein the temperature of the melt of the crude crystal of N-tert-butylacrylamide is 100 ° C to 140 ° C. This is a method for producing acrylamide.

本発明の第四発明は、N−tert−ブチルアクリルアミド粗結晶の含水率が10〜50質量%であって、当該含水粗結晶100質量部に対し、水を0.01〜1.0質量部/分の割合で連続的に添加することを特徴とする第二発明又は第三発明に記載のN−tert−ブチルアクリルアミドの製造方法である。   According to a fourth aspect of the present invention, the water content of the N-tert-butylacrylamide crude crystal is 10 to 50% by mass, and the water content is 0.01 to 1.0 part by mass with respect to 100 parts by mass of the water-containing crude crystal. It is a method for producing N-tert-butylacrylamide according to the second or third invention, wherein the N-tert-butylacrylamide is added continuously at a rate of / min.

本発明の第五発明は、水蒸気と同伴させたN−tert−ブチルアクリルアミドの昇華ガスを、水と接触させることで冷却し、N−tert−ブチルアクリルアミドの結晶を昇華捕集することを特徴とする第二発明〜第四発明のいずれかに記載のN−tert−ブチルアクリルアミドの製造方法である。   The fifth invention of the present invention is characterized in that a sublimation gas of N-tert-butylacrylamide entrained with water vapor is cooled by contact with water and the crystals of N-tert-butylacrylamide are sublimated and collected. The method for producing N-tert-butylacrylamide according to any one of the second to fourth inventions.

本発明の第六発明は、昇華ガスと接触させる水を、昇華捕集する容器の頂部よりスプレーすることを特徴とする第五発明に記載のN−tert−ブチルアクリルアミドの製造方法である。   The sixth invention of the present invention is the method for producing N-tert-butylacrylamide according to the fifth invention, characterized in that water to be contacted with the sublimation gas is sprayed from the top of the container for sublimation collection.

本発明の第七発明は、N−tert−ブチルアクリルアミドの液体クロマトグラフィーによる純度が99.5%以上であり、当該N−tert−ブチルアクリルアミドを10質量%メチルアルコール溶液にしたときの色相が、a*が0〜+0.20、b*が0〜+1.50、かつAPHAが15以下であることを特徴とする第一発明〜第六発明のいずれかに記載のN−tert−ブチルアクリルアミドの製造方法である。   According to the seventh aspect of the present invention, the purity of N-tert-butylacrylamide by liquid chromatography is 99.5% or more, and the hue when the N-tert-butylacrylamide is made into a 10% by mass methyl alcohol solution, The N-tert-butylacrylamide according to any one of the first to sixth inventions, wherein a * is 0 to +0.20, b * is 0 to +1.50, and APHA is 15 or less. It is a manufacturing method.

本発明の第八発明は、第一発明〜第七発明のいずれかに使用する溶融槽と昇華捕集塔を少なくとも備えたN−tert−ブチルアクリルアミドの昇華精製装置である。   The eighth invention of the present invention is a sublimation purification apparatus for N-tert-butylacrylamide comprising at least a melting tank and a sublimation collection tower used in any of the first to seventh inventions.

本発明の製造方法によれば、ATBSの廃液から、着色がなく純度の良いN−tert−ブチルアクリルアミドを製造することができる。
すなわち、得られた結晶は少なくとも98.5%以上、更には99.5%以上といった高純度になり、褐色や淡黄色あるいは青緑色に着色しないため、高級化粧品や印刷材料など、微細な色相や品質安定性が要求され、かつ人体に対する毒性が少ないことが要求される分野で、好適に使用することができる。
さらに、有機溶媒等の再結晶溶媒を必要としないため、廃液を低減でき、環境負荷の削減および経済的にも有利である。
また、本発明の製造方法によれば、高純度のN−tert−ブチルアクリルアミドを高収率で生産性よく製造することができるので、コストの削減にも効果がある。
According to the production method of the present invention, it is possible to produce N-tert-butylacrylamide having no coloration and high purity from ATBS waste liquid.
That is, the obtained crystals have a high purity of at least 98.5% or more, further 99.5% or more, and are not colored brown, light yellow or blue-green. It can be suitably used in fields where quality stability is required and toxicity to the human body is low.
Furthermore, since a recrystallization solvent such as an organic solvent is not required, the waste liquid can be reduced, which is advantageous in terms of environmental load reduction and economy.
In addition, according to the production method of the present invention, high-purity N-tert-butylacrylamide can be produced with high yield and high productivity, which is effective in reducing costs.

以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
本発明においては、まず、アクリロニトリル、硫酸及びイソブチレンの3成分を付加反応してATBSを製造する。
硫酸及びイソブチレンに対するアクリロニトリルの具体的な使用量としては、それらの10〜20倍モルが好ましい。3成分の反応に際しては、−20℃〜−10℃に冷却したアクリロニトリル中に硫酸を混合した後、得られる混合液の撹拌下に、イソブチレンガスを吹き込む。該イソブチレンガスの吹き込みにより反応が開始する。反応は、常圧下で30〜70℃の温度において30分以上おこなうことが好ましい。
反応により生成するATBSは、アクリロニトリルに不溶であるため、反応液はアクリロニトリル中にATBSの結晶が析出したスラリーとして得られる。
該スラリーにおける固形分濃度は、通常10〜25質量%である。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
In the present invention, first, ATBS is produced by addition reaction of three components of acrylonitrile, sulfuric acid and isobutylene.
The specific amount of acrylonitrile used with respect to sulfuric acid and isobutylene is preferably 10 to 20 moles. In the reaction of the three components, sulfuric acid is mixed in acrylonitrile cooled to −20 ° C. to −10 ° C., and then isobutylene gas is blown into the resultant mixed liquid with stirring. The reaction starts when the isobutylene gas is blown. The reaction is preferably performed at a temperature of 30 to 70 ° C. for 30 minutes or more under normal pressure.
Since ATBS produced by the reaction is insoluble in acrylonitrile, the reaction solution is obtained as a slurry in which ATBS crystals are precipitated in acrylonitrile.
The solid content concentration in the slurry is usually 10 to 25% by mass.

上記スラリーを濾過または遠心分離などの操作で、固液分離することにより、ATBSの結晶を得る。
上記固液分離によって得られる濾液、すなわちアクリロニトリル溶液には、通常、N−tert−ブチルアクリルアミドが1質量%以上の濃度で含まれているので、濾液からN−tert−ブチルアクリルアミドを分離する目的で、該濾液からアクリロニトリルを蒸発させて濃縮する必要がある。
しかしながら、該濾液中には前記の反応で用いた硫酸が一部未反応で残っているため、製造直後及び保存中に着色しない製品を得るためには、濾液の濃縮前にアルカリ洗浄によりかかる硫酸の除去をおこなうことが望ましい。
The ATBS crystals are obtained by solid-liquid separation of the slurry by an operation such as filtration or centrifugation.
The filtrate obtained by the above solid-liquid separation, that is, the acrylonitrile solution usually contains N-tert-butylacrylamide at a concentration of 1% by mass or more. Therefore, for the purpose of separating N-tert-butylacrylamide from the filtrate. It is necessary to evaporate acrylonitrile from the filtrate and concentrate it.
However, since some of the sulfuric acid used in the above reaction remains unreacted in the filtrate, in order to obtain a product that is not colored immediately after production and during storage, the sulfuric acid is applied by alkali washing before concentration of the filtrate. It is desirable to remove this.

アクリロニトリル中の硫酸の除去方法としては、上記濾液と、例えば酸化カルシウム等の固体塩基とを接触させてもよいが、より好ましくは、濾液とアルカリ水溶液とを液−液同士で混合した上、液−液分離する方法が採用される。
さらに、酸性物質が除去された濾液を加熱し、アクリロニトリルを蒸発させ、固形分濃度50〜70質量%のアクリロニトリル溶液を得る。この操作は通常単蒸留等によりなされ、これによって留出するアクリロニトリルは必要によりさらに精製された後、再び、ATBS製造用の原料として使用される。
本発明の目的物であるN−tert−ブチルアクリルアミドは、蒸留後の缶液(一般には釜残と称される)中に濃縮する。
As a method for removing sulfuric acid in acrylonitrile, the filtrate may be brought into contact with a solid base such as calcium oxide, but more preferably, the filtrate and an aqueous alkali solution are mixed together in a liquid-liquid mixture. -A liquid separation method is adopted.
Furthermore, the filtrate from which the acidic substance has been removed is heated to evaporate acrylonitrile to obtain an acrylonitrile solution having a solid content of 50 to 70% by mass. This operation is usually performed by simple distillation or the like, and the acrylonitrile distilled thereby is further purified as necessary and then used again as a raw material for producing ATBS.
N-tert-butylacrylamide, which is the object of the present invention, is concentrated in the can after distillation (generally referred to as the kettle residue).

蒸留に際しては、ラジカル重合性を有するアクリロニトリル及びN−tert−ブチルアクリルアミド等の重合を防止するために、酸素ガスと不活性ガスとの混合ガスを蒸留缶液中に吹き込んだり、また、コンデンサー塔頂より重合禁止剤を噴霧したりする手段を採用することが好ましい。
かかる場合に使用される重合禁止剤としては、フェノール化合物が好ましい。
フェノール化合物としては、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、ハイドロキノンジメチルエーテル、ジ−tert−ブチルハイドロキノン、tert−ブチルカテコール、ビス−tert−ブチル−トルエン等が例示される。この中で適度な重合防止能を有するハイドロキノンモノメチルエーテルが好ましい。
その他の重合禁止剤、例えば、塩化銅(2価)、フェノチアジン、ジフェニルピクリンヒドラジル、ニトロベンゼン、ジチオベンゾイルスルフィド等を使用しても良い。
必要により、2種類以上を併用しても良い。
During distillation, in order to prevent polymerization of acrylonitrile and N-tert-butylacrylamide having radical polymerizability, a mixed gas of oxygen gas and inert gas is blown into the distillation can, or the top of the condenser tower is It is preferable to employ means for spraying a polymerization inhibitor.
As the polymerization inhibitor used in such a case, a phenol compound is preferable.
Examples of the phenol compound include hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, hydroquinone dimethyl ether, di-tert-butyl hydroquinone, tert-butyl catechol, bis-tert-butyl-toluene and the like. Of these, hydroquinone monomethyl ether having an appropriate ability to prevent polymerization is preferred.
Other polymerization inhibitors such as copper chloride (divalent), phenothiazine, diphenylpicrine hydrazyl, nitrobenzene, dithiobenzoyl sulfide and the like may be used.
If necessary, two or more types may be used in combination.

本発明において、当該濃縮液からN−tert−ブチルアクリルアミドの粗結晶を得る方法とし、特に限定されるものではないが、次の二つの方法がある。一つ目の方法は、上記濃縮液を徐々に冷却して10℃以下にする方法である。二つ目の方法は、水などのようにN−tert−ブチルアクリルアミドの溶解性が低い溶媒に注ぐことで、N−tert−ブチルアクリルアミドの結晶を析出させ、濾過により粗結晶を得る方法である。
上記以外にも 当該濃縮液を水の代わりにアルカリ水溶液に注ぐ方法や、一度得られた粗結晶を再度アクリロニトリル中に加えて加熱溶解し、10℃以下まで冷却又は水に注ぎ、再び結晶を析出させる方法もある。
In the present invention, a method for obtaining a crude crystal of N-tert-butylacrylamide from the concentrated solution is not particularly limited, and there are the following two methods. The first method is a method in which the concentrated solution is gradually cooled to 10 ° C. or lower. The second method is a method in which N-tert-butylacrylamide crystals are precipitated by pouring into a solvent having low solubility of N-tert-butylacrylamide, such as water, and crude crystals are obtained by filtration. .
In addition to the above, a method of pouring the concentrated solution into an alkaline aqueous solution instead of water, or once adding the crude crystals to acrylonitrile, dissolving by heating, cooling to 10 ° C. or lower, or pouring into water to precipitate crystals again There is also a way to make it.

上記の操作により得られたN−tert−ブチルアクリルアミドの粗結晶を溶融させ、昇華をおこなう。
昇華方法は、バッチ法、セミバッチ法及び連続式のいずれでも良く、処理量、コストや処理時間から適宜選択すればよい。
本発明に使用する昇華精製装置の例を図1に示すが、これに限定されるものではない。
当該昇華精製装置は、N−tert−ブチルアクリルアミドの粗結晶を溶融させN−tert−ブチルアクリルアミドの昇華ガスを発生させる溶融槽と、N−tert−ブチルアクリルアミドの昇華ガスを冷却し、N−tert−ブチルアクリルアミドの結晶を生成させる昇華捕集塔で構成される。
The crude crystals of N-tert-butylacrylamide obtained by the above operation are melted and sublimated.
The sublimation method may be any of a batch method, a semi-batch method, and a continuous method, and may be appropriately selected from the processing amount, cost, and processing time.
Although the example of the sublimation purification apparatus used for this invention is shown in FIG. 1, it is not limited to this.
The sublimation purification apparatus comprises: a melting tank that melts a crude crystal of N-tert-butylacrylamide to generate a sublimation gas of N-tert-butylacrylamide; a sublimation gas of N-tert-butylacrylamide is cooled; -Consists of a sublimation collection tower that produces butylacrylamide crystals.

○溶融槽
当該溶融槽は、加熱装置が付いた箱形、球形、円筒形の容器等である。槽形状は、加熱効率の点から円筒形が好ましい。加熱には、マントルヒーターやバンドヒーターなど電熱により溶融槽を直接温める方法があるが、水、スチーム、オイル等の熱媒体を使用してジャケットや温浴で加熱する方法が好ましい。
N−tert−ブチルアクリルアミドの昇華ガスの発生を促進するため、攪拌機で攪拌することが望ましい。さらに、N−tert−ブチルアクリルアミドの昇華ガスの発生効率を高めるためには、N−tert−ブチルアクリルアミドの溶融液の表面積を大きくする装置が望ましい。
具体的には、ロータリーエバポレーター、関西化学機械製造製ウォールウエッター、神鋼環境ソリューション製ワイプレンに代表される薄膜蒸発器等が挙げられる。
溶融槽の材質は、ステンレス、チタン等の金属、ほう珪酸ガラス等の耐熱ガラス、グラスライニング、フッ素樹脂コーティング、フッ素樹脂ライニング等が挙げられる。
溶融槽内へはN−tert−ブチルアクリルアミドの昇華ガスの爆発防止、酸化防止の目的で、窒素を流すことが望ましい。
○ Melting tank The melting tank is a box-shaped, spherical, or cylindrical container with a heating device. The tank shape is preferably cylindrical from the viewpoint of heating efficiency. For heating, there is a method of directly warming the melting tank by electric heating such as a mantle heater or a band heater, but a method of heating with a jacket or a warm bath using a heat medium such as water, steam or oil is preferred.
In order to promote generation of sublimation gas of N-tert-butylacrylamide, it is desirable to stir with a stirrer. Furthermore, in order to increase the generation efficiency of the sublimation gas of N-tert-butylacrylamide, an apparatus that increases the surface area of the N-tert-butylacrylamide melt is desirable.
Specific examples include a rotary evaporator, a wall wetter manufactured by Kansai Chemical Machinery Co., Ltd., and a thin film evaporator represented by a wiper manufactured by Shinko Environmental Solution Co., Ltd.
Examples of the material of the melting tank include metals such as stainless steel and titanium, heat resistant glass such as borosilicate glass, glass lining, fluororesin coating, and fluororesin lining.
In order to prevent explosion and oxidation of the sublimation gas of N-tert-butylacrylamide, it is desirable to flow nitrogen into the melting tank.

N−tert−ブチルアクリルアミドの粗結晶の含水率に特に限定はないが、N−tert−ブチルアクリルアミドの昇華ガスの発生量を増加させる目的で、N−tert−ブチルアクリルアミドの溶融液中から水蒸気を発生させ、N−tert−ブチルアクリルアミドの昇華ガスを水蒸気に同伴させることが好ましい。そのため、N−tert−ブチルアクリルアミドの粗結晶の含水率として、10〜50質量%が好ましく、20〜40質量%がより好ましい。
含水率10%未満まで乾燥させたN−tert−ブチルアクリルアミドの粗結晶を使用することもでき、また、溶融槽に水を滴下することもできる。
Although there is no particular limitation on the water content of the crude crystals of N-tert-butylacrylamide, water vapor is removed from the melt of N-tert-butylacrylamide for the purpose of increasing the amount of sublimation gas generated by N-tert-butylacrylamide. It is preferable to generate N-tert-butylacrylamide sublimation gas with water vapor. Therefore, the water content of the crude crystal of N-tert-butylacrylamide is preferably 10 to 50% by mass, and more preferably 20 to 40% by mass.
A crude crystal of N-tert-butylacrylamide dried to a water content of less than 10% can be used, and water can be added dropwise to the melting tank.

溶融槽内のN−tert−ブチルアクリルアミド溶融液中の含水率を一定に維持できるように、水を連続的に定量供給することが好ましい。
かかる水の供給は、N−tert−ブチルアクリルアミドの粗結晶の仕込み量が100質量部当たり、水が0.01〜1.0質量部/分の割合で供給するのが好ましく、0.05〜0.5質量部/分で供給するのがより好ましい。
この水の連続的な供給をおこなうことにより、昇華捕集物の生成速度(単位時間当たりの生成量)を、おこなわない場合の1.5倍以上に高めることができる。
N−tert−ブチルアクリルアミドの粗結晶には、重合防止のために、ハイドロキノンモノメチルエーテルやフェノチアジン等の重合禁止剤を添加することができる。
It is preferable to continuously and quantitatively supply water so that the water content in the N-tert-butylacrylamide melt in the melting tank can be maintained constant.
Such water is preferably supplied at a rate of 0.01 to 1.0 part by mass / min of 100 parts by mass of crude crystals of N-tert-butylacrylamide per 100 parts by mass, It is more preferable to supply at 0.5 parts by mass / min.
By performing this continuous supply of water, it is possible to increase the production rate of the sublimated collection product (production amount per unit time) to 1.5 times or more of the case where the sublimation collection product is not performed.
A polymerization inhibitor such as hydroquinone monomethyl ether or phenothiazine can be added to the crude crystals of N-tert-butylacrylamide to prevent polymerization.

○昇華捕集塔
昇華捕集塔は、昇華ガスを冷却し、精製された結晶を昇華捕集する装置であり、どのような形状でも良いが、円筒状のものが効率よく結晶化できるので好ましい。
昇華捕集塔の設置方向は、水平、垂直のいずれでも良く、傾斜させても良い。昇華捕集したN−tert−ブチルアクリルアミドを製品貯蔵槽に落下させやすくするため、垂直方向が望ましい。
N−tert−ブチルアクリルアミドの昇華ガスより、N−tert−ブチルアクリルアミドの精製された結晶を効率よく昇華捕集するために、昇華捕集塔の内外において冷却することが好ましい。
冷却方法は、空冷、水冷のいずれでも良い。ジャケットに冷水を通水することで冷却しても良いし、昇華捕集塔内部にスプレーノズルを設置し、冷水を噴霧することでN−tert−ブチルアクリルアミドの昇華ガスを直接冷却することもできる。
昇華捕集塔の内部に冷却管を設置しても良い。冷却管の形状は、直管、蛇管、円筒状、板状等が考えられる。
○ Sublimation collection tower The sublimation collection tower is an apparatus that cools the sublimation gas and sublimates and collects purified crystals, and may have any shape, but a cylindrical one is preferable because it can be efficiently crystallized. .
The installation direction of the sublimation collection tower may be either horizontal or vertical, or may be inclined. The vertical direction is desirable for facilitating dropping of the sublimated collected N-tert-butylacrylamide into the product storage tank.
In order to efficiently sublimate and collect purified crystals of N-tert-butylacrylamide from the sublimation gas of N-tert-butylacrylamide, it is preferable to cool inside and outside the sublimation collection tower.
The cooling method may be either air cooling or water cooling. Cooling may be performed by passing cold water through the jacket, or a sublimation gas can be directly cooled by installing a spray nozzle inside the sublimation collection tower and spraying cold water. .
A cooling pipe may be installed inside the sublimation collection tower. The shape of the cooling pipe may be a straight pipe, a serpentine pipe, a cylindrical shape, a plate shape, or the like.

昇華捕集塔の内壁に冷水をスプレー(噴霧)、あるいは水を流すことで、昇華捕集塔の内壁に付着したN−tert−ブチルアクリルアミドの昇華捕集された結晶を洗い流し、下部に設置した製品貯蔵槽へ昇華捕集された結晶を移送することができるので、かかる方法が好ましい。
冷却効率と過剰な水を使用しないという点から、スプレーをする方法が好ましい。スプレーの噴霧口の位置は、昇華捕集塔の塔頂、塔底、側面のいずれでもよいが、重力を利用できる点で塔頂が好ましい。
前述した溶融槽への水の連続的な添加と、かかるスプレーとを併用することにより、両者とも使用しない場合よりも、昇華捕集物の生成速度を2〜6倍高めることができる。
By spraying cold water on the inner wall of the sublimation collection tower, or by flowing water, the sublimated collection crystals of N-tert-butylacrylamide adhering to the inner wall of the sublimation collection tower were washed away and installed in the lower part. Such a method is preferred because the sublimated crystals can be transferred to the product storage tank.
From the viewpoint of cooling efficiency and not using excessive water, a spraying method is preferred. The position of the spray nozzle may be any of the top, bottom, and side of the sublimation collection tower, but the top is preferred in that gravity can be used.
By using the continuous addition of water to the melting tank and the spray, the production rate of the sublimated collection product can be increased by 2 to 6 times compared to the case where neither is used.

昇華捕集塔及び冷却管の材質は、ステンレス、チタン等の金属、ほう珪酸ガラス等の耐熱ガラス、グラスライニング、フッ素樹脂コーティング、フッ素樹脂ライニング等が挙げられる。
昇華捕集塔内の圧力は限定されるものではなく、大気圧、減圧、加圧のいずれでも良いが、設備費用の面から大気圧であることが好ましい。
Examples of the material for the sublimation collection tower and the cooling pipe include metals such as stainless steel and titanium, heat resistant glass such as borosilicate glass, glass lining, fluororesin coating, and fluororesin lining.
The pressure in the sublimation collection tower is not limited and may be atmospheric pressure, reduced pressure, or increased pressure, but is preferably atmospheric pressure from the viewpoint of equipment cost.

昇華捕集塔内には、常にN−tert−ブチルアクリルアミドの昇華ガスの流通を確保する目的で、綿菓子状に発生したN−tert−ブチルアクリルアミド結晶を機械的に掻き落とすための攪拌機を設置することもできる。
昇華捕集塔内に、窒素ガスのパルスを発生させたり、機械的衝撃や超音波によりN−tert−ブチルアクリルアミドの結晶を製品貯蔵槽へ落下させることも可能である。
In the sublimation collection tower, a stirrer is installed to mechanically scrape N-tert-butylacrylamide crystals generated in cotton candy for the purpose of ensuring the flow of sublimation gas of N-tert-butylacrylamide at all times. You can also
It is also possible to generate a pulse of nitrogen gas in the sublimation collection tower, or to drop N-tert-butylacrylamide crystals into the product storage tank by mechanical impact or ultrasonic waves.

昇華捕集塔の替わりに伝導伝熱型溝型攪拌冷却機を利用してN−tert−ブチルアクリルアミドの昇華捕集された結晶を得ることもできる。かかる伝導伝熱型溝型攪拌冷却機としては、例えば、奈良機械製作所製ブーノクーラーが挙げられる。   Instead of the sublimation collection tower, a sublimated and collected crystal of N-tert-butylacrylamide can be obtained by using a conductive heat transfer type grooved stirring and cooling machine. An example of such a conductive heat transfer type grooved agitator cooler is a Bono cooler manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.

溶融槽と昇華捕集塔を接続する配管中でN−tert−ブチルアクリルアミドが結晶化することを防止するために、溶融槽と昇華捕集塔の間を接続する配管についても、100℃以上に保温することが望ましい。保温方法は、断熱材による方法、ジャケットによる方法、防爆型ヒーター等による方法が考えられる。   In order to prevent N-tert-butylacrylamide from being crystallized in the pipe connecting the melting tank and the sublimation collection tower, the pipe connecting the melting tank and the sublimation collection tower also has a temperature of 100 ° C. or higher. It is desirable to keep warm. As the heat insulation method, a method using a heat insulating material, a method using a jacket, a method using an explosion-proof heater, or the like can be considered.

溶融槽でのN−tert−ブチルアクリルアミドの粗結晶を溶融する温度は、100〜140℃が好ましい。
N−tert−ブチルアクリルアミドの昇華ガスの発生量を高めるため、120〜135℃がさらに好ましい。
溶融槽の温度が、100℃未満では、昇華ガスの発生が少なくなりすぎ、140℃を超えると、粗結晶が着色し、昇華捕集後のN−tert−ブチルアクリルアミドの品質が低下する。
The temperature for melting the crude crystals of N-tert-butylacrylamide in the melting tank is preferably 100 to 140 ° C.
In order to increase the generation amount of sublimation gas of N-tert-butylacrylamide, 120 to 135 ° C is more preferable.
When the temperature of the melting tank is less than 100 ° C., the generation of sublimation gas is too small, and when it exceeds 140 ° C., crude crystals are colored, and the quality of N-tert-butylacrylamide after sublimation collection is deteriorated.

溶融槽出口のN−tert−ブチルアクリルアミドの昇華ガスの温度は、120℃から140℃が好ましく、125〜135℃がさらに好ましい。   The temperature of the sublimation gas of N-tert-butylacrylamide at the outlet of the melting tank is preferably 120 ° C to 140 ° C, and more preferably 125 to 135 ° C.

昇華捕集塔で昇華捕集したN−tert−ブチルアクリルアミドは、製品貯蔵槽で、製品である昇華捕集物と水を含む液から昇華捕集された結晶として分離回収される。
かかる製品の回収方法としては、ヌッチェ式濾過器、単板式濾過器、水平濾板型濾過器、ベルト式濾過器、遠心分離機等が適用でき、開放式、密閉式のどちらでも良い。
濾過雰囲気は大気圧、加圧、減圧のいずれでも良いが、窒素含有気体による加圧濾過が好ましい。
N-tert-butylacrylamide sublimated and collected by the sublimation collection tower is separated and recovered as crystals sublimated and collected from a liquid containing a sublimation collection product and water as a product in a product storage tank.
As a method for recovering such a product, a Nutsche filter, a single plate filter, a horizontal filter plate filter, a belt filter, a centrifuge, or the like can be applied, and either an open type or a sealed type may be used.
The filtration atmosphere may be atmospheric pressure, pressurization, or reduced pressure, but pressure filtration with a nitrogen-containing gas is preferable.

得られた製品は、そのままでも使用しても良いが、水あるいは水を含む有機溶媒で洗浄すると、さらに、高純度になり着色も低減できる。
しかし、かかる洗浄は、廃液が発生し、時間も費用もかかるので、特に必要な場合だけでよい。この場合、N−tert−ブチルアクリルアミドは有機溶媒に対する溶解度が大きいので、有機溶媒単独で洗浄すると取得量が低下する。したがって、水あるいは水を含む有機溶媒で洗浄することが好ましく、水で洗浄することがより好ましい。
The obtained product may be used as it is, but if it is washed with water or an organic solvent containing water, it becomes more pure and the coloring can be reduced.
However, such cleaning is necessary only when it is particularly necessary because waste liquid is generated, which is time consuming and expensive. In this case, since N-tert-butylacrylamide has a high solubility in an organic solvent, the amount obtained is reduced when the organic solvent is washed alone. Therefore, washing with water or an organic solvent containing water is preferred, and washing with water is more preferred.

昇華捕集した製品は、そのまま使用しても良いが、乾燥することで微粉末状になり、さらに使いやすくなる。
かかる乾燥方法としては、静置棚段乾燥器、回転乾燥機、パドルドライヤー等の攪拌式乾燥機、濾過乾燥機、振動乾燥機、流動乾燥機等が適用できる。
乾燥雰囲気については、特に限定するものではないが、製品が有機物であることから、熱による変質を低減すべく、低温で減圧乾燥するのが好ましい。
The sublimated and collected product may be used as it is, but when dried, it becomes a fine powder and becomes easier to use.
As the drying method, a stationary shelf dryer, a rotary dryer, a stirring dryer such as a paddle dryer, a filter dryer, a vibration dryer, a fluid dryer, or the like can be applied.
The drying atmosphere is not particularly limited, but since the product is organic, it is preferable to dry under reduced pressure at a low temperature in order to reduce deterioration due to heat.

本発明におけるN−tert−ブチルアクリルアミドの色相の変化は、もっぱら青味、緑味といった寒色系の色目が大きくなることと、黄色から褐色に変化することの、二種類の態様がある。
色相の微細な変化でも商品価値を大きく左右する化粧品や印刷材料の分野でも特に色目の変化を気にする用途(高級化粧品や高品位インク)においては、いずれの色相の微妙な変化も好ましくない。
色相はa*、b*、APHAと目視で評価される。
a*及びb*は、クロマネティックス指数と呼ばれるものでCIELAB色度図から求められる。a*は、+が大きいと赤方向に、−が大きいと緑方向に着色する。b*は、+が大きいと黄方向に、−が大きいと青方向に変化する。
目視の官能評価で青味または緑味がなく、黄色味も感じないのは、a*が−0.20〜+0.20、b*が0〜+3.00の範囲であり好ましい。
APHAは、ハーゼンナンバーとも呼ばれ、黄色から褐色まで段階を付けた比色管(ハーゼン標準液)と測定物を比較することにより、着色度合を測定する。値が大きくなるほど、黄色から薄褐色、さらには濃褐色になる。
目視の官能評価で、ほとんど白色〜無色であるのは、APHAが20以下であり好ましい。
There are two types of changes in the hue of N-tert-butylacrylamide in the present invention: a cold-colored color such as bluishness and greenishness, and a change from yellow to brown.
Even in the field of cosmetics and printing materials, which have a great influence on the product value even with a minute change in hue, in particular in applications that care about changes in color (high-grade cosmetics and high-quality inks), any subtle changes in hue are undesirable.
The hue is visually evaluated as a *, b *, and APHA.
a * and b * are called chromatic index and are obtained from the CIELAB chromaticity diagram. a * is colored in the red direction when + is large, and in the green direction when-is large. b * changes in the yellow direction when + is large, and in the blue direction when-is large.
It is preferable that a * is in the range of −0.20 to +0.20 and b * is in the range of 0 to +3.00.
APHA, also called Hazen number, measures the degree of coloring by comparing a colorimetric tube (Hazen standard solution) graded from yellow to brown with a measured object. The higher the value, the more yellow, light brown, and dark brown.
It is preferable that APHA is 20 or less that is almost white to colorless in visual sensory evaluation.

本発明のN−tert−ブチルアクリルアミドは、保存後においてもこのような色目が着き難いものであり、具体的には、N−tert−ブチルアクリルアミドを製造直後及び25℃で1週間保存した後に、10質量%メチルアルコール溶液にしたときの色相が、a*が−0.20〜+0.25、b*が−0.15〜+3.00、かつAPHAが20以下であることが好ましい。
より好ましいN−tert−ブチルアクリルアミドの色相は、a*が0〜+0.20、b*が0〜+1.50、かつAPHAが15以下である。
The N-tert-butylacrylamide of the present invention is difficult to have such a color even after storage. Specifically, after N-tert-butylacrylamide is stored immediately after production and at 25 ° C. for 1 week, As for the hue when it is set as a 10 mass% methyl alcohol solution, it is preferable that a * is -0.20 to +0.25, b * is -0.15 to +3.00, and APHA is 20 or less.
More preferable hues of N-tert-butylacrylamide are a * of 0 to +0.20, b * of 0 to +1.50, and APHA of 15 or less.

本発明の製造方法によれば、N−tert−ブチルアクリルアミドの液体クロマトグラフィーによる純度は98.5%以上である。化粧品の皮膚刺激性や炎症を防止し、高級インクの色彩を高め、製品の安定性を向上させるには、純度が99.5%以上であることが好ましく、99.9%以上がより好ましい。   According to the production method of the present invention, the purity of N-tert-butylacrylamide by liquid chromatography is 98.5% or more. In order to prevent skin irritation and inflammation of cosmetics, increase the color of high-grade ink, and improve product stability, the purity is preferably 99.5% or more, and more preferably 99.9% or more.

以下、実施例及び比較例により、本発明を具体的に説明する。
○参考例1 ATBSの製造
混合撹拌装置を備えた2基の反応器を連結し、次に示す反応条件下で、第1段目の反応器にアクリロニトリル及び発煙硫酸を導入して、アクリロニトリルと硫酸の混合工程を行い、第1段目の反応器の混合物を第2段目の反応器に導き、第2段目の反応器にはイソブチレンガスを導入し、反応を連続して行った。原料仕込み比は、発煙硫酸1モルに対し、アクリロニトリルを11モル、イソブチレンを0.9モルの割合で供給した。なお、発煙硫酸の濃度(硫酸中の三酸化イオウの濃度)は9質量%である。また、第1段目の反応器は−5〜−15℃に維持し、反応液の滞留時間を10分とし、第2段目の反応器は40〜60℃に維持し、反応液の滞留時間を40分とした。
第2段目の反応器から流出したATBSの分散液をグラスフィルターで濾過し、結晶ケークと濾液に分離した。グラスフィルター上のケークをその2質量倍のアクリロニトリルを流下させることにより洗浄し、洗浄濾液を分離した。洗浄後のケークを乾燥することにより、ATBSが得られた。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples.
○ Reference Example 1 Production of ATBS Two reactors equipped with a mixing stirrer were connected, and acrylonitrile and fuming sulfuric acid were introduced into the first-stage reactor under the following reaction conditions, and acrylonitrile and sulfuric acid were introduced. The mixture in the first stage reactor was introduced into the second stage reactor, and isobutylene gas was introduced into the second stage reactor to carry out the reaction continuously. The raw material charge ratio was 11 mol of acrylonitrile and 0.9 mol of isobutylene with respect to 1 mol of fuming sulfuric acid. The concentration of fuming sulfuric acid (the concentration of sulfur trioxide in sulfuric acid) is 9% by mass. The first stage reactor is maintained at -5 to -15 ° C, the residence time of the reaction solution is 10 minutes, the second stage reactor is maintained at 40 to 60 ° C, and the reaction solution is retained. The time was 40 minutes.
The dispersion of ATBS that flowed out from the second-stage reactor was filtered through a glass filter, and separated into a crystal cake and a filtrate. The cake on the glass filter was washed by flowing down 2 times its mass of acrylonitrile, and the washing filtrate was separated. ATBS was obtained by drying the cake after washing.

○参考例2 N−tert−ブチルアクリルアミド粗結晶の製造
参考例1で得られた濾液と洗浄濾液を合わせたアクリロニトリル溶液110kgを25質量%の水酸化アンモニウム水溶液で中和処理した後、水層を分離除去してN−tert−ブチルアクリルアミド(以下、TBAMという)を約4質量%含有するアクリロニトリル溶液115kgを取得した。この溶液にハイドロキノンモノメチルエーテル(以下,MQという)を500質量ppmになるように加え、5%酸素を含有する窒素ガスを溶液に吹き込みながら減圧濃縮し、TBAMを約60質量%含有する溶液7.6kgを得た。この蒸留において約100kgのアクリロニトリルを分離した。得られた濃縮液7.6kgを氷浴下で徐々に冷却して、結晶を析出させた。得られた分散液を濾過し、TBAMの粗結晶のケーク2.5kgを取得した。
Reference Example 2 Production of N-tert-butylacrylamide Crude Crystals After neutralizing 110 kg of the acrylonitrile solution obtained by combining the filtrate obtained in Reference Example 1 and the washing filtrate with a 25% by mass ammonium hydroxide aqueous solution, By separating and removing, 115 kg of an acrylonitrile solution containing about 4% by mass of N-tert-butylacrylamide (hereinafter referred to as TBAM) was obtained. 6. Hydroquinone monomethyl ether (hereinafter referred to as MQ) is added to this solution to 500 ppm by mass, and the solution is concentrated under reduced pressure while blowing nitrogen gas containing 5% oxygen into the solution, and a solution containing about 60% by mass of TBAM. 6 kg was obtained. About 100 kg of acrylonitrile was separated in this distillation. The obtained concentrated solution (7.6 kg) was gradually cooled in an ice bath to precipitate crystals. The resulting dispersion was filtered to obtain 2.5 kg of TBAM crude crystal cake.

○実施例1
フッ素樹脂製板状攪拌翼を設置した攪拌機付きの胴直径15cmの円筒形の3Lガラス製フラスコ(溶融槽)をオイルバス中に設置した。参考例2で得られたTBAMの粗ケーク(含水率26.2%)1300gを当該溶融槽に投入した。溶融槽に窒素を2.0L/分で流しながら、オイルの温度を160℃にして加温した。
溶融槽内のTBAMの溶融液の温度が、120〜135℃になるようにして、溶融槽へ純水を1.2g/分〜2.8g/分になるように連続して添加した。
溶解槽の出口ガス温度が128℃に達してから試験を開始し、当該温度を128〜132℃を維持しながら、昇華ガスと水蒸気を連続的に取り出し、昇華捕集塔に導入した。
このとき、溶融槽内の溶融液の表面積は176.6cmだった。
昇華捕集塔の塔頂に設置した、スプレーノズルから純水を128g/分で噴霧した。溶融槽の出口ガス温度が128℃に達してから2時間の試験を継続した。
ついで、製品貯蔵槽に捕集したTBAMの昇華捕集物(以下、捕集物という)を回収し、純水100gで洗浄し、ブフナー漏斗で濾過した。捕集物は白色であった。
風乾後の捕集物は47.3gであった。当該捕集物を10%メタノール溶液により測定したカールフィッシャーでの水分量は0.5質量%であった。
得られた捕集物は、以下のHPLC条件で分析した。TBAMの保持時間の確認は、東京化成工業株式会社製の試薬によるピーク位置との対比により行った。その結果、純度99.9%であった。
HPLC(株式会社 島津製作所製)
カラム:ODSカラム
溶離液:アセトニトリル:水=30:70
検出 :213nm
当該捕集物を10質量%メチルアルコール溶液になるように溶解して、色差計:日本電色工業株式会社製OME2000にて色相を測定したところ、a*は+0.12、b*は+1.15であり、APHAを測定したところ14であり、目視では白色を維持していた。その後に、シャーレに広げ、25℃で一週間保存して再度色相を測定した。
結果を表1に示した。
○ Example 1
A cylindrical 3 L glass flask (melting tank) having a body diameter of 15 cm and equipped with a stirrer equipped with a fluororesin plate-like stirring blade was placed in an oil bath. 1300 g of the coarse TBAM cake (water content 26.2%) obtained in Reference Example 2 was charged into the melting tank. The oil was heated to 160 ° C. while nitrogen was passed through the melting tank at 2.0 L / min.
The temperature of the melt of TBAM in the melting tank was 120 to 135 ° C., and pure water was continuously added to the melting tank at 1.2 g / min to 2.8 g / min.
The test was started when the outlet gas temperature of the dissolution tank reached 128 ° C., and while maintaining the temperature at 128 to 132 ° C., sublimation gas and water vapor were continuously taken out and introduced into the sublimation collection tower.
At this time, the surface area of the melt in the melting tank was 176.6 cm 2 .
Pure water was sprayed at 128 g / min from a spray nozzle installed at the top of the sublimation collection tower. The test was continued for 2 hours after the melter outlet gas temperature reached 128 ° C.
Subsequently, the sublimated TBAM collected in the product storage tank (hereinafter referred to as a collected product) was collected, washed with 100 g of pure water, and filtered through a Buchner funnel. The collected material was white.
The collected matter after air drying was 47.3 g. The amount of water measured by Karl Fischer when the collected product was measured with a 10% methanol solution was 0.5% by mass.
The obtained collected product was analyzed under the following HPLC conditions. The TBAM retention time was confirmed by comparison with the peak position using a reagent manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. As a result, the purity was 99.9%.
HPLC (manufactured by Shimadzu Corporation)
Column: ODS column Eluent: Acetonitrile: Water = 30: 70
Detection: 213 nm
When the collected material was dissolved in a 10% by mass methyl alcohol solution and the hue was measured with a color difference meter: OME2000 manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd., a * was +0.12, and b * was +1. It was 15 when APHA was measured, and it was 14 when visually observed. After that, it was spread on a petri dish, stored at 25 ° C. for one week, and the hue was measured again.
The results are shown in Table 1.

○実施例2
実施例1において、フッ素樹脂製板状攪拌翼の替わりにステンレス製の関西化学機械製作製ウォールウエッターを設置した以外は実施例1と同様の操作をした。
攪拌翼であるウォールウエッターを攪拌することにより溶融槽内の溶融液がかきあげられ、溶融液面から12cmの高さまで、円筒形の3Lガラス製フラスコ(溶融槽)の内壁を連続的に溶融液で濡れた状態、いわゆる濡れ壁を形成していることを確認した。
このとき、溶融槽内の溶融液の表面積は、水平方向の表面積176.6cmに、垂直方向のいわゆる濡れ壁の溶融液の表面積565.2cmを合算した、741.8cmだった。
風乾後に、白色の捕集物を110.3g得た。
風乾後の捕集物の10%メタノール溶液により測定したカールフィッシャーでの水分量は0.5%だった。
風乾後の捕集物の10質量%のメチルアルコール溶液は、a*は+0.11、b*は+0.94であり、APHAは10であった。
一週間後のAPHA、および色を測定し、表1に示した。
Example 2
In Example 1, the same operation as in Example 1 was performed except that a stainless steel Kansai Chemical Machinery manufactured wall wetter was installed instead of the fluororesin plate-like stirring blade.
By stirring the wall wetter, which is a stirring blade, the melt in the melting tank is scraped, and the inner wall of the cylindrical 3L glass flask (melting tank) is continuously melted up to a height of 12 cm from the surface of the melt. It was confirmed that a so-called wet wall was formed.
In this case, the surface area of the melt in the melting tank, the horizontal surface area 176.6Cm 2, the sum of the surface area 565.2Cm 2 of the melt in the vertical direction of the so-called wetted wall was 741.8cm 2.
After air drying, 110.3 g of a white collection was obtained.
The water content at Karl Fischer measured with a 10% methanol solution of the collected material after air drying was 0.5%.
A 10% by mass methyl alcohol solution of the collected material after air drying had a * of +0.11, b * of +0.94, and APHA of 10.
APHA and color after one week were measured and shown in Table 1.

・ 実施例3
実施例1において、昇華捕集塔の塔頂にスプレーノズルを設置せず、純水を噴霧しない以外は実施例1と同様の操作をした。
昇華捕集塔での除熱が悪く、昇華捕集塔の壁面に捕集物が付着したため、風乾後の昇華捕集したTBAMの得量が31.5gまで低下した。
当該捕集物は白色であり、10%メタノール溶液により測定したカールフィッシャーでの水分量は0.5%であった。
風乾後の捕集物の10質量%のメチルアルコール溶液は、a*は+0.07、b*は+0.60であり、APHAは7であった。
一週間後のAPHA、および色を測定し、表1に示した。
Example 3
In Example 1, the same operation as in Example 1 was performed except that no spray nozzle was installed at the top of the sublimation collection tower and pure water was not sprayed.
Since the heat removal in the sublimation collection tower was poor and the collected matter adhered to the wall surface of the sublimation collection tower, the yield of TBAM collected by sublimation after air drying decreased to 31.5 g.
The collected matter was white, and the water content at Karl Fischer measured with a 10% methanol solution was 0.5%.
The 10% by mass methyl alcohol solution of the collected material after air drying had a * of +0.07, b * of +0.60, and APHA of 7.
APHA and color after one week were measured and shown in Table 1.

○実施例4
実施例2において、溶融槽のTBAM溶融液に純水を添加せず、昇華捕集塔においても純水を供給しない以外は、実施例2と同様の操作をした。
その結果、風乾後の捕集物の得量が20.1gまで低下した。
得られたTBAMは、10%メタノール溶液により測定したカールフィッシャーでの水分量が0.5%であり、白色であった。
風乾後の捕集物の10質量%のメチルアルコール溶液は、a*は+0.12、b*は+1.05であり、APHAは12であった。
一週間後のAPHA、および色を測定し、表1に示した。
Example 4
In Example 2, the same operation as in Example 2 was performed except that pure water was not added to the TBAM melt in the melting tank and pure water was not supplied to the sublimation collection tower.
As a result, the yield of the collected material after air drying decreased to 20.1 g.
The obtained TBAM was white with a water content of 0.5% at Karl Fischer as measured with a 10% methanol solution.
The 10% by mass methyl alcohol solution of the collected product after air drying had a * of +0.12, b * of +1.05, and APHA of 12.
APHA and color after one week were measured and shown in Table 1.

○比較例
参考例2で得た粗ケークをそのまま風乾した。得られた結晶は青緑色に着色した粉末だった。TBAMの純度を測定したところ98.3%であった。当該粉末の製造直後の10質量%のメチルアルコール溶液のAPHAは26、a*は−2.18、b*は+4.82であった。
一週間後のAPHA、および色を測定し、表1に示した。
Comparative Example The crude cake obtained in Reference Example 2 was air-dried as it was. The obtained crystal was a powder colored blue-green. The purity of TBAM was measured and found to be 98.3%. The APHA of a 10% by mass methyl alcohol solution immediately after production of the powder was 26, a * was −2.18, and b * was +4.82.
APHA and color after one week were measured and shown in Table 1.

Figure 2012025672
Figure 2012025672

本発明の製造方法によれば、ATBS製造時の廃液から、N−tert−ブチルアクリルアミドを回収し、工業的に容易な方法で精製することにより、着色のない白色の高純度の結晶が得られる。
また、メタノール水等の有機溶媒の廃液を発生させることなく、低コストでN−tert−ブチルアクリルアミドが得られ、エネルギーの効率化や地球環境の保全に寄与することができる。
このようにして得られたN−tert−ブチルアクリルアミドは、保存中のみならず保存後でも色目の変化がなく、例えば高級化粧品や印刷材料、医療用途に最適である。
According to the production method of the present invention, N-tert-butylacrylamide is recovered from the waste liquid during the production of ATBS and purified by an industrially easy method to obtain white high-purity crystals without coloring. .
In addition, N-tert-butylacrylamide can be obtained at a low cost without generating a waste liquid of an organic solvent such as methanol water, which can contribute to energy efficiency and preservation of the global environment.
The N-tert-butylacrylamide thus obtained has no change in color not only during storage but also after storage, and is optimal for, for example, high-grade cosmetics, printing materials, and medical uses.

N−tert−ブチルアクリルアミドの粗結晶を昇華及び昇華捕集する装置(昇華精製装置という)の概略図である。It is the schematic of the apparatus (it is called a sublimation refinement | purification apparatus) which carries out sublimation and sublimation collection of the crude crystal | crystallization of N-tert- butylacrylamide.

1 溶融槽
2 オイルバス
3 窒素ガス導入管
4 添加水導入管
5 昇華ガス流路(配管)
6 冷却水導入管
7 冷却水スプレーノズル
8 昇華捕集塔
9 製品貯蔵槽
10 ドレン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Melting tank 2 Oil bath 3 Nitrogen gas introduction pipe 4 Addition water introduction pipe 5 Sublimation gas flow path (pipe)
6 Cooling water introduction pipe 7 Cooling water spray nozzle 8 Sublimation collection tower 9 Product storage tank 10 Drain

Claims (8)

アクリロニトリル、硫酸およびイソブチレンを反応させて得られる2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸を反応液から分離し、その後の反応液中に含まれるN−tert−ブチルアクリルアミドを精製するに際し、N−tert−ブチルアクリルアミドを粗結晶として回収した後に、当該粗結晶を昇華によって捕集することを特徴とするN−tert−ブチルアクリルアミドの製造方法。 When 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid obtained by reacting acrylonitrile, sulfuric acid and isobutylene is separated from the reaction solution, and N-tert-butylacrylamide contained in the subsequent reaction solution is purified, N-tert-butylacrylamide is purified. -A method for producing N-tert-butylacrylamide, which comprises collecting butylacrylamide as crude crystals and then collecting the crude crystals by sublimation. N−tert−ブチルアクリルアミドの粗結晶を溶融し、当該溶融液に含まれる水により及び/又は水を添加することにより水蒸気を発生させ、当該水蒸気をN−tert−ブチルアクリルアミドの昇華ガスと同伴させることを特徴とする請求項1に記載のN−tert−ブチルアクリルアミドの製造方法。 The crude crystals of N-tert-butylacrylamide are melted, water vapor is generated by adding water and / or by adding water, and the water vapor is accompanied with the sublimation gas of N-tert-butylacrylamide. The method for producing N-tert-butylacrylamide according to claim 1. N−tert−ブチルアクリルアミドの粗結晶の溶融液の温度が100℃〜140℃であることを特徴とする請求項1又は2に記載のN−tert−ブチルアクリルアミドの製造方法。 The method for producing N-tert-butylacrylamide according to claim 1 or 2, wherein the temperature of the melt of the crude crystal of N-tert-butylacrylamide is 100 ° C to 140 ° C. N−tert−ブチルアクリルアミド粗結晶の含水率が10〜50質量%であって、当該含水粗結晶100質量部に対し、水を0.01〜1.0質量部/分の割合で連続的に添加することを特徴とする請求項2又は3に記載のN−tert−ブチルアクリルアミドの製造方法。 The water content of the N-tert-butylacrylamide crude crystals is 10 to 50% by mass, and water is continuously added at a rate of 0.01 to 1.0 parts by mass / min with respect to 100 parts by mass of the hydrous crude crystals. It adds, The manufacturing method of N-tert- butyl acrylamide of Claim 2 or 3 characterized by the above-mentioned. 水蒸気と同伴させたN−tert−ブチルアクリルアミドの昇華ガスを、水と接触させることで冷却し、N−tert−ブチルアクリルアミドの結晶を昇華捕集することを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載のN−tert−ブチルアクリルアミドの製造方法。 The sublimation gas of N-tert-butyl acrylamide entrained with water vapor is cooled by being brought into contact with water, and the crystals of N-tert-butyl acrylamide are sublimated and collected. A method for producing N-tert-butylacrylamide according to claim 1. 昇華ガスと接触させる水を、昇華捕集する容器の頂部よりスプレーすることを特徴とする請求項5に記載のN−tert−ブチルアクリルアミドの製造方法。 The method for producing N-tert-butylacrylamide according to claim 5, wherein water to be brought into contact with the sublimation gas is sprayed from the top of the container for sublimation collection. N−tert−ブチルアクリルアミドの液体クロマトグラフィーによる純度が99.5%以上であり、当該N−tert−ブチルアクリルアミドを10質量%メチルアルコール溶液にしたときの色相が、a*が0〜+0.20、b*が0〜+1.50、かつAPHAが15以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のN−tert−ブチルアクリルアミドの製造方法。 The purity of N-tert-butylacrylamide by liquid chromatography is 99.5% or more, and the hue when the N-tert-butylacrylamide is made into a 10% by mass methyl alcohol solution has an a * of 0 to +0.20. , B * is 0 to +1.50, and APHA is 15 or less, The method for producing N-tert-butylacrylamide according to any one of claims 1 to 6. 請求項1〜7のいずれかに使用する溶融槽と昇華捕集塔を少なくとも備えたN−tert−ブチルアクリルアミドの昇華精製装置。
A sublimation purification apparatus for N-tert-butylacrylamide, comprising at least a melting tank and a sublimation collection tower used in any one of claims 1 to 7.
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