JP2017136049A - Process for producing amide compound and apparatus for producing amide compound - Google Patents

Process for producing amide compound and apparatus for producing amide compound Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an efficient process for producing an amide compound that is industrially very important and an apparatus for producing an amide compound suitably used in the process.SOLUTION: Provided is a process for producing an amide compound by using microbial cells containing nitrile hydratase and/or a cell-treated product thereof, in which the microbial cell and/or the processed product thereof are supplied to a reaction tank, in which a liquid is kept at 10 to 40°C, at a temperature of -20°C or higher from and less than the temperature of a liquid in the tank. Also provided is an apparatus for producing an amide compound comprising: a reaction tank for producing an amide compound using bacterial cells containing nitrile hydratase and/or a cell-treated product thereof; and a microbial cell catalyst-storing tank for supplying the microbial cells and/or the processed product thereof at a temperature of -20°C or higher and less than the temperature of a liquid in the reaction tank.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、菌体および/またはその菌体処理物を触媒として用い、ニトリル化合物を水和してアミド化合物を得るアミド化合物の製造方法、ならびにアミド化合物の製造装置に関するものである。   The present invention relates to a method for producing an amide compound and an apparatus for producing an amide compound, which use a microbial cell and / or a treated product thereof as a catalyst and hydrate a nitrile compound to obtain an amide compound.

アミド化合物の主要な製造方法の一つとして、ニトリル化合物を原料とする水和法は多くの場合に用いられており、アクリルアミド等のアミド化合物の工業的製法としては、例えば、ラネー銅等の金属銅を触媒として用い、アクリロニトリル等のニトリル化合物を水和する方法、あるいは近年ではニトリルヒドラターゼを含有する菌体および/またはその菌体処理物等を触媒として用い、ニトリル化合物を水和する方法が知られている。   As one of the main production methods of amide compounds, a hydration method using a nitrile compound as a raw material is used in many cases, and as an industrial production method of an amide compound such as acrylamide, for example, a metal such as Raney copper A method of hydrating a nitrile compound such as acrylonitrile using copper as a catalyst, or a method of hydrating a nitrile compound using a microbial cell containing nitrile hydratase and / or a treated product thereof as a catalyst in recent years. Are known.

菌体および/またはその菌体処理物を触媒として用いる方法は、アクリロニトリル等のニトリル化合物の転化率および選択率が高いことから工業的に注目を浴びている。   The method of using bacterial cells and / or treated products thereof as a catalyst has attracted industrial attention because of high conversion and selectivity of nitrile compounds such as acrylonitrile.

菌体触媒は菌体の耐熱性を越える温度で活性の低下をもたらすことがあるため、反応槽は活性が維持される温度で通常は運転されている。例えば特許文献1では、熱に対して失活しやすい生体触媒を用いてアクリロニトリルからアクリルアミドを製造する方法において、工業的な反応スケールでありながら反応熱を効率的に除去する方法として、反応温度と熱交換器に導入する冷却水の温度との温度差を一定の範囲に保持する方法が提案されている。特許文献2には、ニトリルヒドラターゼを有する生体触媒を用いて、アクリロニトリルからアクリルアミドを製造する方法において、より少ない触媒量でより高濃度の高品質なアクリルアミドを製造する方法として、30℃未満で保存されたアクリロニトリルを使用する方法が提案されている。  Since the cell catalyst may cause a decrease in activity at a temperature exceeding the heat resistance of the cell, the reaction vessel is usually operated at a temperature at which the activity is maintained. For example, in Patent Document 1, in a method for producing acrylamide from acrylonitrile using a biocatalyst that is easily deactivated by heat, the reaction temperature and the reaction temperature are efficiently removed while being an industrial reaction scale. A method has been proposed in which the temperature difference from the temperature of the cooling water introduced into the heat exchanger is maintained within a certain range. Patent Document 2 discloses a method for producing acrylamide from acrylonitrile using a biocatalyst having a nitrile hydratase, and a method for producing a high-quality acrylamide having a higher concentration with a smaller amount of catalyst, and storing at less than 30 ° C. A method of using the prepared acrylonitrile has been proposed.

しかしながら、特許文献1や特許文献2に記載の方法においては、温度制御が実施されるのは反応槽や、供給される原料のみであり菌体触媒を効率良く使用するには不十分であり、未だ検討の余地が残されている。  However, in the methods described in Patent Document 1 and Patent Document 2, temperature control is performed only in the reaction tank and the supplied raw materials, and it is insufficient to efficiently use the bacterial cell catalyst. There is still room for consideration.

国際公開第2010/038832号パンフレットInternational Publication No. 2010/038832 Pamphlet 国際公開第2011/138966号パンフレットInternational Publication No. 2011/138966 Pamphlet

菌体および/またはその菌体処理物を用いたニトリル化合物の水和反応においては、より効率的にアミド化合物を製造することが求められている。   In the hydration reaction of a nitrile compound using a microbial cell and / or a treated product thereof, it is required to produce an amide compound more efficiently.

本発明の課題は、アミド化合物を効率的に製造する方法、および当該方法において好適に用いられるアミド化合物の製造装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method for efficiently producing an amide compound and an apparatus for producing an amide compound suitably used in the method.

本発明者等は上記課題を解決すべく鋭意研究を行った。その結果、下記工程を有するアミド化合物の製造方法により上記課題を解決できることを見出し、本発明に至った。   The present inventors have conducted intensive research to solve the above problems. As a result, the inventors have found that the above problems can be solved by a method for producing an amide compound having the following steps, and have reached the present invention.

すなわち、本発明は以下の通りである。
〔1〕ニトリルヒドラターゼを含有する菌体および/またはその菌体処理物を用いてニトリル化合物からアミド化合物を製造する方法において、反応槽内の少なくともニトリル化合物を含有する液体の液温が10〜40℃に保たれた反応槽に、反応槽内の液温−20℃以上、反応槽内の液温未満の温度で菌体および/またはその菌体処理物を供給することを特徴とするアミド化合物の製造方法
〔2〕アミド化合物がアクリルアミドまたはメタクリルアミドである前記〔1〕に記載の製造方法
〔3〕ニトリルヒドラターゼを含有する菌体および/またはその菌体処理物を用いてアミド化合物を製造する反応槽、並びに反応槽内の液温−20℃以上、反応槽内の液温以下の温度で菌体および/またはその菌体処理物を供給する菌体触媒貯槽を備えるアミド化合物の製造装置
That is, the present invention is as follows.
[1] In a method for producing an amide compound from a nitrile compound using a microbial cell containing nitrile hydratase and / or a treated product thereof, the temperature of the liquid containing at least the nitrile compound in the reaction vessel is 10 to 10%. An amide characterized by supplying a bacterial cell and / or a treated product thereof to a reaction vessel maintained at 40 ° C. at a liquid temperature in the reaction vessel of −20 ° C. or higher and lower than the liquid temperature in the reaction vessel. Compound production method [2] The amide compound is acrylamide or methacrylamide The production method according to [1] [3] A microbial compound containing nitrile hydratase and / or a treated product thereof, A reaction tank to be produced, and a cell catalyst storage tank for supplying cells and / or treated cells thereof at a temperature not lower than −20 ° C. and not higher than the temperature in the reaction tank. Apparatus for producing an amide compound

本願発明においては、特定温度で菌体および/またはその菌体処理物を反応槽へ供給することにより、菌体触媒の活性を低下させずに効率的にアミド化合物を製造する方法、並びに当該方法に好適に用いられるアミド化合物の製造装置を提供することができる。  In the present invention, a method for efficiently producing an amide compound without reducing the activity of the bacterial cell catalyst by supplying the bacterial cell and / or the treated product thereof to the reaction vessel at a specific temperature, and the method It is possible to provide an apparatus for producing an amide compound that is suitably used for the above.

以下、本発明のアミド化合物の製造方法および製造装置について説明する。   Hereinafter, the manufacturing method and manufacturing apparatus of the amide compound of this invention are demonstrated.

〔アミド化合物の製造方法〕
本発明のアミド化合物の製造方法は、ニトリルヒドラターゼを含有する菌体および/またはその菌体処理物を用いてアミド化合物を製造する方法において、特定温度に維持した微生物菌体および/またはその菌体処理物を反応槽へ供給する工程を有する。
[Method for producing amide compound]
The method for producing an amide compound of the present invention is a method for producing an amide compound using a microbial cell containing nitrile hydratase and / or a treated product thereof, and a microbial cell maintained at a specific temperature and / or its bacterium. Supplying a body treatment product to the reaction vessel.

<ニトリルヒドラターゼを含有する菌体および/またはその菌体処理物>
本発明では、ニトリルヒドラターゼを含有する菌体および/またはその菌体処理物(以下、これらを単に「菌体触媒」ともいう。)をニトリル化合物のアミド化合物への水和触媒として用いる。
<Bacteria and / or treated cells containing nitrile hydratase>
In the present invention, a microbial cell containing nitrile hydratase and / or a treated product thereof (hereinafter, also simply referred to as “bacterial cell catalyst”) is used as a hydration catalyst of a nitrile compound to an amide compound.

ニトリルヒドラターゼとは、ニトリル化合物を加水分解して対応するアミド化合物を生成する能力(以下、「ニトリルヒドラターゼ活性」ともいう。)を有する酵素(たんぱく質)をいう。   Nitrile hydratase refers to an enzyme (protein) having the ability to hydrolyze a nitrile compound to produce a corresponding amide compound (hereinafter also referred to as “nitrile hydratase activity”).

ニトリルヒドラターゼを含有する菌体としては、ニトリルヒドラターゼを産生し、かつニトリル化合物およびアミド化合物の水溶液中でニトリルヒドラターゼ活性を保持している菌体であれば特に限定されない。ニトリルヒドラターゼを産生する菌体としては、ノカルディア(Nocardia)属、コリネバクテリウム(Corynebacterium)属、バチルス(Bacillus)属、好熱性のバチルス属、シュードモナス(Pseudomonas)属、ミクロコッカス(Micrococcus)属、ロドクロウス(rhodochrous)種に代表されるロドコッカス(Rhodococcus)属、アシネトバクター(Acinetobacter)属、キサントバクター(Xanthobacter)属、ストレプトマイセス(Streptomyces)属、リゾビウム(Rhizobium)属、クレブシエラ(Klebsiella)属、エンテロバクター(Enterobacter)属、エルウィニア(Erwinia)属、エアロモナス(Aeromonas)属、シトロバクター(Citrobacter)属、アクロモバクター(Achromobacter)属、アグロバクテリウム(Agrobacterium)属またはサーモフィラ(thermophila)種に代表されるシュードノカルディア(Pseudonocardia)属、バクテリジューム(Bacteridium)属、ブレビバクテリウム(Brevibacterium)属に属する菌体等が挙げられる。これらは一種で用いても二種以上を併用しても良い。   The microbial cell containing nitrile hydratase is not particularly limited as long as it produces nitrile hydratase and retains nitrile hydratase activity in an aqueous solution of a nitrile compound and an amide compound. The nitrile hydratase-producing cells include Nocardia, Corynebacterium, Bacillus, thermophilic Bacillus, Pseudomonas, and Micrococcus. , Rhodococcus genus represented by Rhodochrous species, Acinetobacter genus, Xanthobacter genus, Streptomyces genus, Rhizobium genus, Klebsiella genus, Klebsiella Representative of the genus Enterobacter, Erwinia, Aeromonas, Citrobacter, Achromobacter, Agrobacterium or thermophila Genus Pseudonocardia, Bacteridium, Brevibak Bacteria such as belonging to the helium (Brevibacterium) genus can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.

また、これら菌体よりクローニングしたニトリルヒドラターゼ遺伝子を任意の宿主で高発現させた形質転換体、および組換えDNA技術を用いて該ニトリルヒドラターゼの構成アミノ酸の一個または二個以上を他のアミノ酸で置換、欠失、削除もしくは挿入することにより、アミド化合物耐性やニトリル化合物耐性、温度耐性を更に向上させた変異型のニトリルヒドラターゼを発現させた形質転換体等も挙げられる。尚、ここでいう任意の宿主には、後述の実施例のように大腸菌(Escherichia coli)が代表例として挙げられるが、特に大腸菌に限定されるものではなく枯草菌(Bacillus subtilis)等のバチルス属菌、酵母や放線菌等の他の菌株も含まれる。その様なものの例として、MT−10822〔本菌株は、1996年2月7日に茨城県つくば市東1丁目1番3号の通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所(現 茨城県つくば市東1−1−1 つくばセンター 中央第6 独立行政法人 品評価技術基盤機構 特許生物寄託センター)に受託番号FERMBP−5785として、特許手続き上の菌体の寄託の国際的承認に関するブダペスト条約に基づいて寄託されている。〕が挙げられる。  In addition, a transformant in which a nitrile hydratase gene cloned from these bacterial cells is highly expressed in an arbitrary host, and one or more of the constituent amino acids of the nitrile hydratase using other DNA by using recombinant DNA technology And a transformant in which a mutant nitrile hydratase having further improved amide compound resistance, nitrile compound resistance, and temperature resistance is expressed by substitution, deletion, deletion or insertion. In addition, as an arbitrary host mentioned here, Escherichia coli can be mentioned as a representative example as in Examples described later, but is not particularly limited to Escherichia coli, and Bacillus subtilis and other Bacillus genera. Other strains such as fungi, yeasts and actinomycetes are also included. As an example of such a case, MT-10822 [This strain is the Institute of Biotechnology, Institute of Industrial Technology, Ministry of International Trade and Industry, 1-3 1-3 Higashi, Tsukuba, Ibaraki, on February 7, 1996 (currently Tsukuba, Ibaraki) City East 1-1-1 Tsukuba Center Chuo No. 6 (National Institute of Technology and Evaluation, Patent Biological Deposit Center) under the accession number FERMBP-5785, based on the Budapest Treaty on the international recognition of deposits of bacterial cells under patent procedures It has been deposited. ].

これら菌体の中でも、高活性、高安定性のニトリルヒドラターゼを有するという点で、シュードノカルディア(Pseudonocardia)属に属する菌体、および該菌体よりクローニングしたニトリルヒドラターゼ遺伝子を任意の宿主で高発現させた形質転換体、および変異型のニトリルヒドラターゼを発現させた形質転換体が好ましい。なお、上記形質転換体は、ニトリルヒドラターゼの安定性をより高め、菌体当たりの活性がより高い点で好ましい。   Among these bacterial cells, in terms of having a highly active and highly stable nitrile hydratase, cells belonging to the genus Pseudonocardia and the nitrile hydratase gene cloned from the bacterial cells can be used in any host. A highly expressed transformant and a transformant expressing a mutant nitrile hydratase are preferred. In addition, the said transformant is preferable at the point which raises the stability of nitrile hydratase more and the activity per microbial cell is higher.

また、菌体内にニトリルヒドラターゼを高発現できる、ロドコッカス・ロドクロウス(Rhodococcus rhodochrous)J−1、該菌体よりクローニングしたニトリルヒドラターゼ遺伝子を任意の宿主で高発現させた形質転換体も同様に好ましい。上記ニトリルヒドラターゼを産生する菌体は、分子生物学・生物工学・遺伝子工学の分野において公知の一般的な方法により調製できる。   Also preferred are Rhodococcus rhodochrous J-1, which can highly express nitrile hydratase in the cells, and transformants in which the nitrile hydratase gene cloned from the cells is highly expressed in any host. . The microbial cells producing the nitrile hydratase can be prepared by a general method known in the fields of molecular biology, biotechnology, and genetic engineering.

本発明に係る組換えベクターは、ニトリルヒドラターゼをコードする遺伝子を含有するものであり、ベクターにニトリルヒドラターゼをコードする遺伝子を連結することにより得ることができる。ベクターとしては、特に限定されるものではなく、例えばpET-21a(+)、pKK223-3、pUC19、pBluescriptKS(+)およびpBR322等に代表される市販の発現プラスミドに、ニトリルヒドラターゼをコードする遺伝子を組み込むことにより、該ニトリルヒドラターゼの発現プラスミドを構築することができる。また、形質転換に使用する宿主生物としては、組換えベクターが安定、かつ自己増殖可能で、さらに外来のDNAの形質が発現できるものであれば良く、例えば大腸菌が好例として挙げられるが、大腸菌だけに限らず枯草菌、酵母等に導入することにより、ニトリルヒドラターゼの産生能を有する形質転換体を得ることができる。   The recombinant vector according to the present invention contains a gene encoding nitrile hydratase, and can be obtained by linking a gene encoding nitrile hydratase to the vector. The vector is not particularly limited. For example, a gene encoding nitrile hydratase in a commercially available expression plasmid represented by pET-21a (+), pKK223-3, pUC19, pBluescriptKS (+), pBR322, etc. Thus, the expression plasmid of nitrile hydratase can be constructed. The host organism to be used for transformation is not limited as long as the recombinant vector is stable and capable of self-propagation and can express foreign DNA traits. For example, E. coli is a good example. The transformant having the ability to produce nitrile hydratase can be obtained by introducing it into Bacillus subtilis, yeast or the like.

上述のようなニトリルヒドラターゼを産生する菌体は、公知の方法により、適宜培養し増殖させ、ニトリルヒドラターゼを産生させても良い。この場合使用される培地としては炭素源、窒素源、無機塩類およびその他の栄養素を適量含有する培地であれば合成培地または天然培地のいずれも使用可能である。例えば、LB培地、M9培地等の通常の液体培地に、菌体を植菌した後、適当な培養温度(一般的には20℃〜50℃であるが、好熱菌の場合は50℃以上でも良い。)で培養させることにより調製できる。培養は前記培養成分を含有する液体培地中で振とう培養、通気攪拌培養、連続培養、流加培養等の通常の培養方法を用いて行うことができる。形質転換体の培養温度としては、15〜37℃が好ましい。培養条件は、特に限定されるものではなく、培養の種類、培養方法により適宜選択すれば良く、菌株が生育しニトリルヒドラターゼを産生することが出来れば良い。   Bacteria that produce nitrile hydratase as described above may be appropriately cultured and grown by known methods to produce nitrile hydratase. As a medium used in this case, either a synthetic medium or a natural medium can be used as long as it contains a suitable amount of carbon source, nitrogen source, inorganic salts and other nutrients. For example, after inoculating the cells in a normal liquid medium such as LB medium or M9 medium, an appropriate culture temperature (generally 20 ° C. to 50 ° C., but in the case of thermophilic bacteria, 50 ° C. or higher) However, it can also be prepared by culturing. Culturing can be performed using a conventional culture method such as shaking culture, aeration and agitation culture, continuous culture, or fed-batch culture in a liquid medium containing the culture components. The culture temperature of the transformant is preferably 15 to 37 ° C. The culture conditions are not particularly limited, and may be appropriately selected depending on the type of culture and the culture method, and it is sufficient that the strain can grow and produce nitrile hydratase.

本発明では上述のニトリルヒドラターゼを産生する菌体を、ニトリル化合物と反応させるために、遠心等による集菌や、破砕し菌体破砕物を作製する等、さまざまな処理を行っても良く、これらのなんらかの処理を施した菌体を菌体処理物と総称する。   In the present invention, in order to react the bacterial body producing the above-mentioned nitrile hydratase with a nitrile compound, various treatments such as collection of bacteria by centrifugation, etc., and crushing to produce a crushed bacterial body, The microbial cells that have been subjected to any of these treatments are collectively referred to as processed microbial cells.

破砕される菌体の形態としては、ニトリルヒドラターゼを産生する菌体を含む限り特に限定はされず、例えば、該菌体を含む培養液そのもの、その培養液を遠心分離して分離・回収された集菌体、さらにこの集菌体を生理食塩水等で洗浄したものが挙げられる。   The form of the disrupted cell is not particularly limited as long as it contains a nitrile hydratase-producing cell. For example, the culture solution containing the cell itself, the culture solution is centrifuged and separated and recovered. And those obtained by washing the collected cells with physiological saline or the like.

<ニトリル化合物>
ニトリル化合物としては、例えば、炭素数2〜20の脂肪族ニトリル化合物、炭素数6〜20の芳香族ニトリル化合物が挙げられ、一種で用いても二種以上を併用しても良い。
<Nitrile compound>
Examples of the nitrile compound include an aliphatic nitrile compound having 2 to 20 carbon atoms and an aromatic nitrile compound having 6 to 20 carbon atoms, which may be used alone or in combination of two or more.

脂肪族ニトリル化合物としては、例えば、炭素数2〜6の飽和または不飽和ニトリルが挙げられ;具体的には、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、イソブチロニトリル、バレロニトリル、イソバレロニトリル、カプロニトリル等の脂肪族飽和モノニトリル;マロノニトリル、サクシノニトリル、アジポニトリル等の脂肪族飽和ジニトリル;アクリロニトリル、メタクリロニトリル、クロトンニトリル等の脂肪族不飽和ニトリルが挙げられる。   Examples of the aliphatic nitrile compound include saturated or unsaturated nitriles having 2 to 6 carbon atoms; specifically, acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, isobutyronitrile, valeronitrile, isovaleronitrile, capronitrile Aliphatic saturated mononitriles such as malononitrile, succinonitrile, adiponitrile, and the like; and aliphatic unsaturated nitriles such as acrylonitrile, methacrylonitrile, and crotonnitrile.

芳香族ニトリル化合物としては、例えば、ベンゾニトリル、o−,m−またはp−クロロベンゾニトリル、o−,m−またはp−フルオロベンゾニトリル、o−,m−またはp−ニトロベンゾニトリル、o−,m−またはp−トルニトリル、o−,m−またはp−シアノピリジン、ベンジルシアナイドが挙げられる。
ニトリル化合物の中でも、アクリロニトリル、メタクリロニトリルが好ましい。
Examples of the aromatic nitrile compound include benzonitrile, o-, m- or p-chlorobenzonitrile, o-, m- or p-fluorobenzonitrile, o-, m- or p-nitrobenzonitrile, o- , M- or p-tolunitrile, o-, m- or p-cyanopyridine, benzyl cyanide.
Among the nitrile compounds, acrylonitrile and methacrylonitrile are preferable.

<水(原料水)>
原料水は特に限定されず、蒸留水、イオン交換水等の精製水を用いることができる。
<Water (raw water)>
The raw material water is not particularly limited, and purified water such as distilled water or ion exchange water can be used.

<pH調節剤>
pH調節剤は、反応混合物のpHを菌体触媒の活性を良好に保つための好適な範囲に調節するために用いられる。
反応に好適なpHが7よりも小さい場合には、pH調節剤として酸を用いることができる。
<PH regulator>
The pH adjuster is used to adjust the pH of the reaction mixture to a suitable range for keeping the activity of the bacterial cell catalyst good.
When the pH suitable for the reaction is less than 7, an acid can be used as a pH adjuster.

pH調節剤として用いる酸としては、無機酸、有機酸のいずれも用いることができる。無機酸としては、例えば、塩化水素、臭化水素、沃化水素等のハロゲン化水素酸、次亜塩素酸、亜塩素酸、塩素酸、過塩素酸、次亜臭素酸、亜臭素酸、臭素酸、過臭素酸、次亜沃素酸、亜沃素酸、沃素酸、過沃素酸等のハロゲン化オキソ酸、硫酸、硝酸、燐酸、硼酸が挙げられる。有機酸としては、例えば、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、蓚酸、マロン酸、フマル酸、マレイン酸、クエン酸、乳酸、安息香酸等のカルボン酸やメタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸等のスルホン酸が挙げられる。pH調節剤として用いる酸は、気体、固体、液体いずれの状態でも用いることができるが、反応槽への供給の容易性を考慮すると、液体の状態のものを用いることは好ましく、気体あるいは固体の状態の酸は水溶液として用いることはより好ましい。反応槽のpH調節の制御性を考慮すると、液体の状態の酸も水溶液として用いることはより好ましい。水溶液として用いる場合の酸の濃度は、特に制限はないが、高濃度の水溶液を用いるとpH調節が困難となるため、好ましくは0.1wt%以上99wt%以下、より好ましくは1wt%以上90wt%以下、さらに好ましくは1wt%以上50wt%以下である。
反応に好適なpHが7よりも大きい場合には、pH調節剤として塩基を用いることができる。
As the acid used as the pH adjuster, either an inorganic acid or an organic acid can be used. Examples of inorganic acids include hydrohalic acids such as hydrogen chloride, hydrogen bromide, and hydrogen iodide, hypochlorous acid, chlorous acid, chloric acid, perchloric acid, hypobromite, bromite, bromine Examples thereof include halogenated oxoacids such as acid, perbromic acid, hypoiodic acid, iodic acid, iodic acid, and periodic acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, and boric acid. Examples of organic acids include formic acid, acetic acid, propionic acid, acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, succinic acid, malonic acid, fumaric acid, maleic acid, citric acid, lactic acid, benzoic acid and other carboxylic acids such as methanesulfonic acid, Examples include sulfonic acids such as ethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, and p-toluenesulfonic acid. The acid used as the pH adjusting agent can be used in any state of gas, solid and liquid, but considering the ease of supply to the reaction vessel, it is preferable to use the acid in the liquid state. The acid in the state is more preferably used as an aqueous solution. In consideration of controllability of pH adjustment of the reaction tank, it is more preferable to use a liquid acid as an aqueous solution. The concentration of the acid when used as an aqueous solution is not particularly limited, but it is difficult to adjust pH when a high concentration aqueous solution is used. Hereinafter, it is more preferably 1 wt% or more and 50 wt% or less.
When the pH suitable for the reaction is higher than 7, a base can be used as a pH regulator.

pH調節剤として用いる塩基としては、無機塩基、有機塩基のいずれも用いることができる。無機塩基としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩、炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等のアルカリ金属の炭酸水素塩、アンモニアが挙げられる。有機塩基としては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、アニリン、ピリジンが挙げられる。pH調節剤として用いる塩基は、気体、固体、液体いずれの状態でも用いることができるが、反応槽への供給の容易性を考慮すると、液体の状態のものを用いることは好ましく、気体あるいは固体の状態の塩基は水溶液として用いることはより好ましい。反応槽のpH調節の制御性を考慮すると、液体の状態の塩基も水溶液として用いることはより好ましい。水溶液として用いる場合の塩基の濃度は、特に制限はないが、高濃度の水溶液を用いるとpH調節が困難となるため、好ましくは0.1wt%以上99wt%以下、より好ましくは1wt%以上90wt%以下、さらに好ましくは1wt%以上50wt%以下である。   As the base used as the pH adjuster, either an inorganic base or an organic base can be used. Examples of the inorganic base include alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, and potassium hydroxide, alkaline earth metal hydroxides such as magnesium hydroxide and calcium hydroxide, lithium carbonate, and sodium carbonate. And alkali metal carbonates such as potassium carbonate, alkali metal hydrogen carbonates such as lithium hydrogen carbonate, sodium hydrogen carbonate and potassium hydrogen carbonate, and ammonia. Examples of the organic base include trimethylamine, triethylamine, aniline, and pyridine. The base used as the pH adjusting agent can be used in any state of gas, solid, and liquid, but considering the ease of supply to the reaction vessel, it is preferable to use the base in the liquid state. The base in a state is more preferably used as an aqueous solution. In consideration of controllability of pH adjustment of the reaction tank, it is more preferable to use a liquid base as an aqueous solution. The concentration of the base when used as an aqueous solution is not particularly limited, but it is difficult to adjust the pH when a high concentration aqueous solution is used. Hereinafter, it is more preferably 1 wt% or more and 50 wt% or less.

<反応槽>
反応槽としては、一つの反応器から構成される単段の反応槽を用いても良く、複数の反応器から構成される多段の反応槽を用いても良い。反応器としては、槽型反応器を用いても良く、管型反応器を用いても良い。槽型反応器としては、撹拌機を備える反応器が好ましい。槽型反応器が攪拌機を有する場合の攪拌機の攪拌翼は任意の形状のものを選択でき、例えば、プロペラ翼、フラットパドル翼、ピッチドパドル翼、フラットタービン翼、ピッチドタービン翼、リボン翼、アンカー翼、フルゾーン翼が挙げられる。攪拌翼は、1枚であっても良く、複数枚備えていても良い。
<Reaction tank>
As the reaction tank, a single-stage reaction tank composed of one reactor may be used, or a multi-stage reaction tank composed of a plurality of reactors may be used. As the reactor, a tank reactor or a tube reactor may be used. As the tank reactor, a reactor equipped with a stirrer is preferable. When the tank reactor has a stirrer, the stirrer blade of the stirrer can be of any shape, for example, propeller blade, flat paddle blade, pitched paddle blade, flat turbine blade, pitched turbine blade, ribbon blade, anchor blade , Full zone wings. One stirring blade may be provided, or a plurality of stirring blades may be provided.

反応槽には、循環ポンプを備えた外部循環ラインが設置されていても良い。循環ポンプを備えた外部循環ラインは、反応槽に一つ設置されていても、複数設置されていても良い。  An external circulation line equipped with a circulation pump may be installed in the reaction tank. One external circulation line provided with a circulation pump may be installed in the reaction tank, or a plurality of external circulation lines may be installed.

反応槽にポンプを備えた外部循環ラインを設置する場合の、外部循環ラインに備えられたポンプは、特に限定されるものではなく、例えば、遠心ポンプ、傾斜ポンプあるいは軸流ポンプ等のターボ式ポンプや、往復ポンプや回転ポンプ等の容積型ポンプが挙げられる。   When an external circulation line equipped with a pump is installed in the reaction tank, the pump provided in the external circulation line is not particularly limited. For example, a turbo pump such as a centrifugal pump, a tilt pump or an axial pump And positive displacement pumps such as reciprocating pumps and rotary pumps.

反応槽にポンプを備えた外部循環ラインを設置する場合には、外部循環ラインに備えられたポンプを用いて、反応混合物の一部が反応槽内から取り出され、外部循環ラインを経由して反応槽へ戻される。反応槽に設置された外部循環ラインには、温度制御装置が設置されていることは好ましい。温度制御装置としては、好ましくは熱交換器が挙げられる。熱交換器としては、多管円筒式、渦巻管式、渦巻板式、プレート式、二重管式等の形態のものが挙げられる。  When installing an external circulation line equipped with a pump in the reaction tank, a part of the reaction mixture is taken out from the reaction tank using the pump provided in the external circulation line and reacted via the external circulation line. Returned to the tank. It is preferable that a temperature control device is installed in the external circulation line installed in the reaction tank. As the temperature control device, a heat exchanger is preferably used. Examples of the heat exchanger include a multi-tube cylindrical type, a spiral tube type, a spiral plate type, a plate type, and a double pipe type.

複数の反応器から構成される多段の反応槽にポンプを備えた外部循環ラインを設置する場合には、ポンプを備えた外部循環ラインは各々の反応器に全て設置されていても良く、いずれか一つの反応器にのみ設置されていても良い。複数の反応器から構成される場合において、ポンプを備えた外部循環ラインがいずれか一つの反応器にのみ設置される場合には、一段目の反応器(最も上流に位置する反応器)に設置されることが好ましい。  When installing an external circulation line equipped with a pump in a multistage reaction tank composed of a plurality of reactors, all of the external circulation lines equipped with a pump may be installed in each reactor. It may be installed in only one reactor. In the case of multiple reactors, if the external circulation line equipped with a pump is installed only in one of the reactors, it is installed in the first reactor (the most upstream reactor). It is preferred that

一段目の槽型反応器と二段目の管型反応器とから構成される反応槽を用い、槽型反応器から取り出される反応液を管型反応器で更に反応させる形態とし、槽型反応器にポンプを備えた外部循環ラインを設置する反応槽は、転化率を向上できるのでより好ましい。   Using a reaction tank composed of a first-stage tank reactor and a second-stage tube reactor, the reaction liquid taken out from the tank reactor is further reacted in the tube reactor, and the tank reaction A reaction tank in which an external circulation line equipped with a pump is installed in the vessel is more preferable because the conversion rate can be improved.

槽型反応器および管型反応器は、菌体触媒のニトリルヒドラターゼ活性が維持される温度に保たれる限り、熱交換器を備えていてもいなくても良いが、後述する反応槽温度を制御するため、前記反応器は熱交換器を備えることが好ましい。熱交換器としては、多管円筒式、渦巻管式、渦巻板式、プレート式、二重管式等の形態のものを外部循環ライン上に設置することは好ましく、それ以外にも、ジャケット式、コイル式等の反応器に直接設置する形態のものが挙げられる。反応器が管型反応器である場合は、反応器自体を多管円筒式あるいは二重管式の熱交換器で構成することが可能である。   The tank reactor and the tube reactor may or may not be equipped with a heat exchanger as long as the nitrile hydratase activity of the bacterial cell catalyst is maintained. In order to control, the reactor preferably comprises a heat exchanger. As the heat exchanger, it is preferable to install a multi-tubular cylindrical type, a spiral tube type, a spiral plate type, a plate type, a double pipe type, etc. on the external circulation line. The thing of the form directly installed in reactors, such as a coil type, is mentioned. When the reactor is a tubular reactor, the reactor itself can be composed of a multi-tubular cylindrical or double-tube heat exchanger.

反応方法としては、例えば、(1)菌体触媒、反応原料(ニトリル化合物および原料水)およびpH調節剤を反応槽に一度に全量仕込んでから反応を行う方法(回分反応)、(2)菌体触媒、反応原料(ニトリル化合物および原料水)およびpH調節剤の一部を反応槽に仕込んだ後、連続的または間欠的に残りの菌体触媒、反応原料(ニトリル化合物および原料水)およびpH調節剤を供給して反応を行う方法(半回分反応)、(3)菌体触媒、反応原料(ニトリル化合物および原料水)およびpH調節剤の連続的または間欠的な供給と、反応液(菌体触媒、未反応原料、pH調節剤および生成したアミド化合物等を含む。)の連続的または間欠的な取り出しを行いながら、反応槽内の反応液を全量取り出すことなく連続的に反応を行う方法(連続反応)が挙げられる。これらの中でも、工業的にアミド化合物を大量かつ効率的に製造しやすい点で、連続反応が好ましい。   Examples of the reaction method include (1) a method in which a reaction is carried out after all of the cell catalyst, reaction raw material (nitrile compound and raw water) and pH regulator are charged in a reaction tank at once (batch reaction), (2) fungus After a part of the body catalyst, reaction raw material (nitrile compound and raw water) and pH regulator are charged into the reaction tank, the remaining cell catalyst, reaction raw material (nitrile compound and raw water) and pH are continuously or intermittently added. A method of performing a reaction by supplying a regulator (semi-batch reaction), (3) a continuous or intermittent supply of a cell catalyst, a reaction raw material (nitrile compound and raw water) and a pH regulator, and a reaction solution (bacteria) Including continuous catalyst, unreacted raw material, pH adjuster and generated amide compound, etc.), while continuously removing the reaction solution in the reaction vessel without taking out the whole reaction solution. Continuous reaction) and the like. Among these, a continuous reaction is preferable because it is easy to industrially produce an amide compound in large quantities and efficiently.

反応は、菌体触媒の存在下で行われる。菌体触媒の使用形態として、好ましくは懸濁床であり例えば連続反応の場合、菌体触媒の懸濁液を調製し、懸濁液を反応槽に供給すれば良い。   The reaction is performed in the presence of a cell catalyst. The use form of the cell catalyst is preferably a suspension bed. For example, in the case of continuous reaction, a suspension of the cell catalyst may be prepared and the suspension supplied to the reaction vessel.

なお、反応槽として複数の反応器から構成される多段の反応槽を用いる場合、その構成としては、(a)菌体触媒、反応原料(ニトリル化合物および原料水)およびpH調節剤を上段の反応器に供給し、上段の反応器から取り出された反応液(菌体触媒、未反応原料、pH調節剤および生成したアミド化合物等を含む。)を、下段の反応器に供給する直列式態様、(b)菌体触媒、反応原料(ニトリル化合物および原料水)およびpH調節剤を二以上の反応器に(他の反応器を経由せずに)直接供給する並列式態様が挙げられる。   In addition, when using the multistage reaction tank comprised from several reactors as a reaction tank, as the structure, (a) Cell body catalyst, reaction raw material (nitrile compound and raw material water), and pH regulator are the upper reaction. A serial type mode in which a reaction liquid (including a bacterial cell catalyst, an unreacted raw material, a pH regulator, and a generated amide compound) is supplied to the lower reactor and is taken out from the upper reactor, (B) A parallel mode in which a cell catalyst, a reaction raw material (nitrile compound and raw water) and a pH adjuster are directly supplied to two or more reactors (without going through other reactors) can be mentioned.

例えば、多段の反応槽を用いて連続反応を行う場合において、菌体触媒、反応原料(ニトリル化合物および原料水)およびpH調節剤の供給先は、一段目の反応器(最も上流に位置する反応器)のみに限定されず、二段目以降の反応器(下流に位置する反応器)であっても良い。   For example, in the case of performing a continuous reaction using a multistage reaction tank, the supply destination of the cell catalyst, the reaction raw material (nitrile compound and raw water) and the pH adjuster is the first-stage reactor (the most upstream reaction). It is not limited only to the reactor), but may be a reactor after the second stage (reactor located downstream).

反応槽内の液温である反応槽温度は、菌体触媒の耐熱性にもよるが、通常10〜40℃に設定され、好ましくは10〜30℃に設定される。反応槽温度が前記範囲にあると、菌体触媒のニトリルヒドラターゼ活性を良好に維持できる点で好ましい。   Although the reaction tank temperature which is the liquid temperature in a reaction tank is based also on the heat resistance of a microbial cell catalyst, it is normally set to 10-40 degreeC, Preferably it sets to 10-30 degreeC. When the reaction vessel temperature is in the above range, it is preferable in that the nitrile hydratase activity of the bacterial cell catalyst can be maintained well.

反応槽温度とは、反応槽が一つの反応器のみから構成される場合は、当該反応器内の液温を指し、反応槽が複数の反応器から構成される場合は、各々の反応器内の液温を指す。反応槽温度は、例えば、熱電対法(例:Kタイプ)により測定することができる。反応槽温度は、反応槽内の任意の場所で測定可能であり、具体的には反応槽出口(反応液取り出し口)で測定可能である。   The reaction tank temperature refers to the liquid temperature in the reactor when the reaction tank is composed of only one reactor, and in the case where the reaction tank is composed of a plurality of reactors. Refers to the liquid temperature. The reaction vessel temperature can be measured, for example, by a thermocouple method (eg, K type). The reaction vessel temperature can be measured at an arbitrary location in the reaction vessel, and specifically can be measured at the reaction vessel outlet (reaction liquid outlet).

反応槽の容積は、特に限定するものではないが、工業的な生産を考慮すると、通常0.1m3以上、好ましくは1〜100m3、より好ましくは5〜50m3である。反応槽が複数の反応器から構成される場合、前記容積は各々の反応器の容積を指す。 Volume of the reaction vessel is not particularly limited, considering the industrial production, usually 0.1 m 3 or more, preferably from 1 to 100 m 3, more preferably 5 to 50 m 3. When the reaction vessel is composed of a plurality of reactors, the volume refers to the volume of each reactor.

反応は、一般的には常圧下で行われるが、ニトリル化合物の溶解度を高めるために加圧下で行うこともできる。反応槽内のpHは、菌体触媒の活性を良好に保つための好適な範囲であれば特に限定されないが、好ましくはpH5〜pH10の範囲にある。pHが前記範囲にあると、ニトリルヒドラターゼ活性を良好に維持できる点で好ましい。   The reaction is generally carried out under normal pressure, but can also be carried out under pressure in order to increase the solubility of the nitrile compound. The pH in the reaction vessel is not particularly limited as long as it is a suitable range for maintaining the activity of the bacterial cell catalyst, but is preferably in the range of pH 5 to pH 10. When the pH is within the above range, it is preferable in that the nitrile hydratase activity can be favorably maintained.

反応槽のpHとは、反応槽が一つの反応器のみから構成される場合は、当該反応器内のpHを指し、反応槽が複数の反応器から構成される場合は、各々の反応器内のpHを指す。反応槽のpHは、例えば、指示薬法、水素電極法、キンヒドロン電極法、アンチモン電極法、ガラス電極法により測定することができる。反応槽のpHは、反応槽内の任意の場所で測定可能であり、具体的には反応槽出口(反応液取り出し口)で測定可能である。   When the reaction tank is composed of only one reactor, the pH of the reaction tank refers to the pH within the reactor, and when the reaction tank is composed of a plurality of reactors, The pH of the The pH of the reaction vessel can be measured by, for example, an indicator method, a hydrogen electrode method, a quinhydrone electrode method, an antimony electrode method, or a glass electrode method. The pH of the reaction vessel can be measured at any place in the reaction vessel, and specifically, can be measured at the reaction vessel outlet (reaction liquid outlet).

<菌体触媒貯槽>
菌体触媒貯槽とは、菌体触媒の懸濁液を保有し、菌体触媒の懸濁液を反応槽に供給する触媒供給管を有する。菌体触媒貯槽は、菌体触媒の懸濁液の液温を制御する観点から、温度制御装置を有する。
<Cell catalyst storage tank>
The cell catalyst storage tank has a catalyst supply pipe that holds a cell catalyst suspension and supplies the cell catalyst suspension to the reaction tank. The cell catalyst storage tank has a temperature control device from the viewpoint of controlling the liquid temperature of the cell catalyst suspension.

菌体貯槽における温度制御装置は、菌体貯槽が有しても良い外部循環ライン上に設けても良く、菌体貯槽自体に設けても良い。菌体貯槽における温度制御装置としては、例えば、熱交換器が挙げられる。熱交換器としては、例えば、多管円筒式熱交換器、渦巻管式熱交換器、渦巻板式熱交換器、プレート式熱交換器、二重管式熱交換等の菌体貯槽の外部循環ラインに設置する形態のもの、あるいはジャケット式熱交換器、コイル式熱交換器等の菌体触媒貯槽に直接設置する形態のものが挙げられる。  The temperature control device in the fungus body storage tank may be provided on an external circulation line that the fungus body storage tank may have, or may be provided in the fungus body storage tank itself. Examples of the temperature control device in the bacterial cell storage tank include a heat exchanger. As the heat exchanger, for example, an external circulation line of a bacterial cell storage tank such as a multi-tubular heat exchanger, a spiral tube heat exchanger, a spiral plate heat exchanger, a plate heat exchanger, a double tube heat exchanger, etc. Or a type installed directly in a cell catalyst storage tank such as a jacket type heat exchanger or a coil type heat exchanger.

菌体触媒貯槽は攪拌機を有していても良く、攪拌機を有していなくても良いが、菌体触媒の液温を制御する観点から、攪拌機を有することは好ましい。菌体触媒貯槽が攪拌機を有する場合の攪拌機の攪拌翼は任意の形状のものを選択でき、例えば、プロペラ翼、フラットパドル翼、ピッチドパドル翼、フラットタービン翼、ピッチドタービン翼、リボン翼、アンカー翼、フルゾーン翼が挙げられる。攪拌翼は、一枚であっても良く、複数枚備えていても良い。  The bacterial cell catalyst storage tank may have a stirrer or may not have a stirrer, but it is preferable to have a stirrer from the viewpoint of controlling the liquid temperature of the bacterial cell catalyst. When the cell catalyst storage tank has a stirrer, the stirring blade of the stirrer can be of any shape, for example, propeller blade, flat paddle blade, pitched paddle blade, flat turbine blade, pitched turbine blade, ribbon blade, anchor blade , Full zone wings. One stirring blade may be provided, or a plurality of stirring blades may be provided.

<反応原料の供給>
反応槽へ供給する原料水は、単独で反応槽へ供給しても良く、ニトリル化合物と混合した後に反応槽へと供給しても良い。原料水を単独で反応槽へ供給する場合、原料水供給管の反応槽中の反応液への供給口の設置位置には特に制限はなく、反応液の上部へ設置しても、反応液中へ設置しても良い。
<Supply of reaction raw materials>
The raw water supplied to the reaction tank may be supplied alone to the reaction tank, or may be supplied to the reaction tank after being mixed with the nitrile compound. When supplying raw material water to the reaction tank alone, there is no particular restriction on the position of the supply port to the reaction liquid in the reaction tank of the raw water supply pipe, and even if it is installed above the reaction liquid, May be installed.

原料水を単独で反応槽へ供給する場合の原料水の供給方法は、特に限定するものではなく、公知の方法を用いることができる。原料水を反応槽へ供給する方法としては、液体輸送機能を有する機器を使用することができ、例えば、遠心ポンプ、傾斜ポンプあるいは軸流ポンプ等のターボ式ポンプや、往復ポンプや回転ポンプ等の容積型ポンプ等のポンプ類、スクリューコンベア等のコンベア類を用いることができる。原料水を反応槽へ供給する方法として、上記の液体輸送機能を有する機器を使用しないで供給することもできる。液体輸送機能を有する機器を使用しない場合には、例えば、原料水を貯蔵する原料水貯槽を反応槽の上部へ設置し、原料水貯槽と反応槽を原料水供給管により接続し、重力を用いた落下により供給する方法が挙げられる。あるいは、原料水貯槽を加圧することにより生じる原料水貯槽と反応槽との圧力差を用いて供給する方法が挙げられる。   The method for supplying raw water when supplying raw water alone to the reaction vessel is not particularly limited, and a known method can be used. As a method of supplying the raw water to the reaction tank, a device having a liquid transport function can be used. For example, a centrifugal pump, a tilting pump, an axial flow pump, or a turbo pump, a reciprocating pump, a rotary pump, Pumps such as positive displacement pumps and conveyors such as screw conveyors can be used. As a method for supplying the raw water to the reaction tank, the raw water can be supplied without using the equipment having the liquid transport function. When equipment with a liquid transport function is not used, for example, a raw water storage tank for storing raw water is installed at the top of the reaction tank, the raw water storage tank and the reaction tank are connected by a raw water supply pipe, and gravity is used. There is a method of supplying by dropping. Or the method of supplying using the pressure difference of the raw material water storage tank and reaction tank which arise by pressurizing a raw material water storage tank is mentioned.

原料水を反応槽へ供給する原料水供給管は、一つの反応器につき一本であっても良く、複数本あっても良い。原料水供給管の供給口は、一本の供給管につき一つであっても良く、複数あっても良い。原料水供給管の供給口の形状は特に制限はなく、通常使用される形状のものであればいずれも好適に使用できる。   There may be one raw water supply pipe for supplying raw water to the reaction tank, or a plurality of raw water supply pipes may be provided for one reactor. There may be one supply port for the raw water supply pipe per supply pipe, or a plurality of supply ports may be provided. There is no restriction | limiting in particular in the shape of the supply port of a raw material water supply pipe, Any can be used suitably if it is a shape normally used.

原料水とニトリル化合物を混合した後に反応槽へ供給する場合の原料水とニトリル化合物を混合する方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、攪拌槽を用いて攪拌混合する方法、原料水とニトリル化合物を配管中で混合する方法が挙げられる。攪拌槽を用いる場合には、撹拌槽の形状は特に限定されるものではないが、一般的に円筒形の撹拌槽が用いられ、縦型円筒形、横型円筒形、いずれの場合も用いることができる。撹拌槽には邪魔板を供えていても良く、邪魔板を供えていなくても良い。  As a method of mixing the raw water and the nitrile compound in the case of supplying the raw water and the nitrile compound to the reaction tank, a known method can be used, for example, a method of stirring and mixing using a stirring tank, a raw material The method of mixing water and a nitrile compound in piping is mentioned. In the case of using a stirring tank, the shape of the stirring tank is not particularly limited, but a cylindrical stirring tank is generally used, and it can be used in any case of a vertical cylindrical shape and a horizontal cylindrical shape. it can. The stirring tank may be provided with a baffle plate or may not be provided with a baffle plate.

攪拌槽を用いる場合の、攪拌翼は任意の形状のものを選択でき、例えば、プロペラ翼、フラットパドル翼、ピッチドパドル翼、フラットタービン翼、ピッチドタービン翼、リボン翼、アンカー翼、フルゾーン翼が挙げられる。攪拌翼は、一枚であっても良く、複数枚備えていても良い。   In the case of using a stirring tank, a stirring blade having an arbitrary shape can be selected, and examples thereof include a propeller blade, a flat paddle blade, a pitched paddle blade, a flat turbine blade, a pitched turbine blade, a ribbon blade, an anchor blade, and a full zone blade. It is done. One stirring blade may be provided, or a plurality of stirring blades may be provided.

原料水とニトリル化合物を配管中で混合させるには、原料水供給管とニトリル化合物供給管を結合することにより原料水とニトリル化合物を直接混合させることができ、さらには配管中にスタティックミキサー等のラインミキサーを設置することにより積極的に混合する方法等が挙げられる。  In order to mix the raw material water and the nitrile compound in the pipe, the raw water and the nitrile compound can be directly mixed by combining the raw water supply pipe and the nitrile compound supply pipe. A method of actively mixing by installing a line mixer can be mentioned.

原料水とニトリル化合物を混合した後に反応槽へ供給する場合に、ニトリル化合物は水との混合後、完全に水に溶解していても良いが、必ずしも水に完全に溶解している必要はなく、任意の比率で混合させれば良い。好ましくは水:ニトリル化合物の比率が、体積比で100:1〜1:100、より好ましくは50:1〜1:50、さらに好ましくは10:1〜1:10である。   When the raw water and nitrile compound are mixed and then supplied to the reaction vessel, the nitrile compound may be completely dissolved in water after mixing with water, but it is not necessarily required to be completely dissolved in water. What is necessary is just to mix by arbitrary ratios. Preferably, the ratio of water: nitrile compound is 100: 1 to 1: 100, more preferably 50: 1 to 1:50, and even more preferably 10: 1 to 1:10 by volume.

原料水とニトリル化合物を混合した後に反応槽へ供給する場合の、原料水とニトリル化合物の混合物の供給方法は、公知の方法を用いることができ、具体的には、上記の原料水を単独で反応槽へ供給する場合の原料水の供給方法で例示した方法を用いることができる。   When the raw water and the nitrile compound are mixed and then supplied to the reaction vessel, a known method can be used for supplying the raw water and the nitrile compound mixture. Specifically, the above raw water is used alone. The method illustrated by the supply method of raw material water in the case of supplying to a reaction tank can be used.

原料水とニトリル化合物を混合した後に反応槽へ供給する場合の、原料水とニトリル化合物の混合物を反応槽へ供給する供給管は、一つの反応器につき一本であっても良く、複数本あっても良い。供給管の供給口は、一本の供給管につき一つであっても良く、複数あっても良い。供給管の供給口の形状は特に制限はなく、通常使用される形状のものであればいずれも好適に使用できる。   When mixing the raw water and the nitrile compound and then supplying them to the reaction vessel, there may be one supply pipe for supplying a mixture of the raw water and the nitrile compound to the reaction vessel. May be. The supply port of the supply pipe may be one for each supply pipe, or a plurality of supply ports may be provided. There is no restriction | limiting in particular in the shape of the supply port of a supply pipe | tube, Any can be used suitably if it is a shape normally used.

反応槽へ供給するニトリル化合物は、原料水と混合した後に反応槽へと供給しても良く、単独で反応槽へ供給しても良い。ニトリル化合物を単独で反応槽へ供給する場合、ニトリル化合物供給管の反応槽中の反応液への供給口の設置位置には特に制限はなく、反応液の上部へ設置しても、反応液中へ設置しても良い。  The nitrile compound supplied to the reaction vessel may be supplied to the reaction vessel after being mixed with the raw water, or may be supplied alone to the reaction vessel. When supplying the nitrile compound alone to the reaction vessel, there is no particular restriction on the position of the supply port to the reaction solution in the reaction vessel of the nitrile compound supply pipe, and even if it is installed above the reaction solution, May be installed.

ニトリル化合物を単独で反応槽へ供給する場合のニトリル化合物の供給方法は、特に限定するものではなく、公知の方法を用いることができ、具体的には、上記の原料水を反応槽へ供給する方法で例示した方法を用いることができる。  The supply method of the nitrile compound when supplying the nitrile compound alone to the reaction vessel is not particularly limited, and a known method can be used. Specifically, the raw material water is supplied to the reaction vessel. The method exemplified in the method can be used.

ニトリル化合物を反応槽へ供給するニトリル化合物供給管は、一つの反応器につき一本であっても良く、複数本であっても良い。ニトリル化合物供給管の供給口は、一本の供給管につき一つであっても良く、複数あっても良い。ニトリル化合物供給管の供給口の形状は特に制限はなく、通常使用される形状のものであればいずれも好適に使用できる。  There may be one nitrile compound supply pipe for supplying the nitrile compound to the reaction tank, or a plurality of nitrile compound supply pipes may be provided for one reactor. The supply port of the nitrile compound supply pipe may be one for each supply pipe, or a plurality of supply ports may be provided. The shape of the supply port of the nitrile compound supply pipe is not particularly limited, and any shape that is usually used can be suitably used.

<pH調節剤の供給>
反応槽へ供給するpH調節剤は、単独で反応槽へ供給しても良く、反応槽へ供給する水系媒体および/または水系媒体を含有する混合物に混合した後に反応槽へ供給しても良い。pH調節剤を単独で反応槽へ供給する場合、pH調節剤の供給管の反応槽中の反応液への供給口の設置位置には特に制限はなく、反応液の上部へ設置しても、反応液中へ設置しても良い。
<Supply of pH regulator>
The pH adjuster supplied to the reaction tank may be supplied alone to the reaction tank, or may be supplied to the reaction tank after being mixed with the aqueous medium and / or the mixture containing the aqueous medium supplied to the reaction tank. When supplying the pH regulator alone to the reaction tank, the position of the supply port to the reaction liquid in the reaction tank of the pH regulator supply pipe is not particularly limited. You may install in a reaction liquid.

pH調節剤を単独で反応槽へ供給する場合のpH調節剤の供給方法は、特に限定するものではなく、公知の方法を用いることができ、具体的には、上記の原料水を反応槽へ供給する方法で例示した方法を用いることができる。  The supply method of the pH adjuster when supplying the pH adjuster alone to the reaction vessel is not particularly limited, and a known method can be used. Specifically, the above raw water is supplied to the reaction vessel. The method exemplified in the supplying method can be used.

pH調節剤を反応槽へ供給するpH調節剤の供給管は、一つの反応器につき一本であっても良く、複数本であっても良い。pH調節剤の供給管の供給口は、一本の供給管につき一つであっても良く、複数あっても良い。pH調節剤の供給管の供給口の形状は特に制限はなく、通常使用される形状のものであればいずれも好適に使用できる。  The number of pH adjusting agent supply pipes for supplying the pH adjusting agent to the reaction vessel may be one per reactor or plural. The supply port of the supply pipe for the pH adjusting agent may be one for each supply pipe, or a plurality of supply ports may be provided. The shape of the supply port of the pH adjusting agent supply pipe is not particularly limited, and any shape that is usually used can be suitably used.

pH調節剤と水系媒体および/または水系媒体を含有する混合物を混合した後に反応槽へ供給する場合のpH調節剤が混合される水系媒体とは、好ましくは原料水である。pH調節剤が混合される水系媒体を含有する混合物とは、例えば、原料水とニトリル化合物の混合物や菌体触媒、未反応原料、pH調節剤および生成したアミド化合物等を含む反応液が挙げられる。  The aqueous medium in which the pH adjusting agent is mixed when the pH adjusting agent and the aqueous medium and / or the mixture containing the aqueous medium are mixed and then supplied to the reaction vessel is preferably raw water. Examples of the mixture containing an aqueous medium in which the pH adjuster is mixed include a reaction liquid containing a mixture of raw water and a nitrile compound, a cell catalyst, an unreacted raw material, a pH adjuster, and a generated amide compound. .

pH調節剤を原料水と混合した後に反応槽へ供給する場合の、pH調節剤と原料水を混合する方法としては、公知の方法を用いることができ、具体的には、上記の原料水とニトリル化合物を混合する方法で例示した方法を用いることができる。   As a method of mixing the pH regulator and the raw water when the pH regulator is mixed with the raw water and then fed to the reaction vessel, a known method can be used. The method illustrated by the method of mixing a nitrile compound can be used.

pH調節剤を原料水と混合した後に反応槽へ供給する場合の、pH調節剤と原料水の混合物を供給する方法は、公知の方法を用いることができ、具体的には、上記の原料水を単独で反応槽へ供給する場合の原料水の供給方法で例示した方法を用いることができる。  A known method can be used as the method for supplying the mixture of the pH regulator and the raw water when the pH regulator is mixed with the raw water and then supplied to the reaction tank. The method illustrated by the supply method of raw material water in the case of supplying to a reaction tank independently can be used.

反応槽へ供給するpH調節剤と水系媒体および/または水系媒体を含有する混合物は任意の比率で混合されれば良く、好ましくは、pH調節剤:水系媒体および/または水系媒体を含有する混合物の比率が、体積比で1:1〜1:100,000,000、より好ましくは、1:10〜1:10,000,000である。  The pH regulator and the aqueous medium and / or the mixture containing the aqueous medium to be supplied to the reaction tank may be mixed in any ratio, and preferably the pH regulator: the aqueous medium and / or the mixture containing the aqueous medium. The ratio is 1: 1 to 1: 100,000,000, more preferably 1:10 to 1: 10,000,000 in volume ratio.

pH調節剤を原料水とニトリル化合物と混合した後に反応槽へ供給する場合の、pH調節剤と原料水とニトリル化合物の混合物を混合する方法としては、公知の方法を用いることができ、具体的には、上記の原料水とニトリル化合物を混合する方法で例示した方法を用いることができる。   A known method can be used as a method of mixing the mixture of the pH regulator, the raw water and the nitrile compound when the pH regulator is mixed with the raw water and the nitrile compound and then supplied to the reaction vessel. The method exemplified in the method of mixing the raw material water and the nitrile compound can be used.

pH調節剤を菌体触媒、未反応原料、pH調節剤および生成したアミド化合物等を含む反応液と混合した後に反応槽へ供給する場合の、pH調節剤と菌体触媒、未反応原料、pH調節剤および生成したアミド化合物等を含む反応液と混合する方法としては、例えば以下の方法を用いることができる。反応槽に反応混合物の一部を反応槽に戻すためのポンプを備えた外部循環ラインを設置し、当該外部循環ラインとpH調節剤供給管を結合させることにより、水系媒体を含有する混合物として反応槽内から取り出された反応混合物の一部を用い、反応混合物の一部とpH調節剤を外部循環ライン中で直接混合する方法等が挙げられる。外部循環ラインにて直接混合された反応混合物の一部とpH調節剤は、そのまま外部循環ラインを用いて反応槽へ供給される。   When the pH regulator is mixed with the reaction solution containing the bacterial cell catalyst, unreacted raw material, pH regulator and the generated amide compound and then supplied to the reaction vessel, the pH regulator and bacterial cell catalyst, unreacted raw material, pH As a method of mixing with the reaction liquid containing the regulator and the generated amide compound, for example, the following method can be used. An external circulation line equipped with a pump for returning a part of the reaction mixture to the reaction tank is installed in the reaction tank, and the reaction is performed as a mixture containing an aqueous medium by coupling the external circulation line and the pH regulator supply pipe. Examples include a method in which a part of the reaction mixture taken out from the tank is used and a part of the reaction mixture and the pH adjuster are directly mixed in an external circulation line. A part of the reaction mixture directly mixed in the external circulation line and the pH adjusting agent are supplied to the reaction tank as they are using the external circulation line.

<菌体触媒の供給>
菌体触媒は、槽内の液温が10〜40℃に保たれた反応槽に、反応槽内の液温−20℃以上、反応槽内の液温以下の温度で供給される。菌体触媒の供給温度が反応槽内の液温より-20℃より低い場合には、反応槽へ供給された際の急激な温度上昇により菌体触媒の活性の低下が起こり効率的にアミド化合物を製造することが困難である。菌体触媒の供給温度が反応槽内の温度より高い場合には、菌体触媒貯槽で保有中に、菌体触媒の活性の低下が起こり効率的にアミド化合物を製造することが困難である。
<Supply of bacterial cell catalyst>
The bacterial cell catalyst is supplied to a reaction tank in which the liquid temperature in the tank is kept at 10 to 40 ° C. at a temperature not lower than the liquid temperature in the reaction tank −20 ° C. and lower than the liquid temperature in the reaction tank. When the supply temperature of the bacterial cell catalyst is lower than −20 ° C. than the liquid temperature in the reaction vessel, the activity of the bacterial cell catalyst is lowered due to a rapid temperature rise when supplied to the reaction vessel, and the amide compound is efficiently produced. Is difficult to manufacture. When the supply temperature of the bacterial cell catalyst is higher than the temperature in the reaction tank, the activity of the bacterial cell catalyst is lowered while it is held in the bacterial cell storage tank, and it is difficult to efficiently produce the amide compound.

反応槽へ供給する菌体触媒は、単独で反応槽へ供給しても良く、反応槽へ供給される水系媒体を含有する混合物に混合した後に反応槽へ供給しても良い。菌体触媒を単独で反応槽へ供給する場合、菌体触媒の供給管の反応槽中の反応液への供給口の設置位置には特に制限はなく、反応液の上部へ設置しても、反応液中へ設置しても良い。   The bacterial cell catalyst supplied to the reaction tank may be supplied alone to the reaction tank, or may be supplied to the reaction tank after being mixed with a mixture containing an aqueous medium supplied to the reaction tank. When supplying the cell catalyst alone to the reaction vessel, the installation position of the supply port to the reaction solution in the reaction vessel of the cell catalyst supply pipe is not particularly limited. You may install in a reaction liquid.

菌体触媒を単独で反応槽へ供給する場合の菌体触媒の供給方法は、特に限定するものではなく、公知の方法を用いることができ、具体的には、上記の原料水を反応槽へ供給する方法で例示した方法を用いることができる。  The supply method of the bacterial cell catalyst when supplying the bacterial cell catalyst alone to the reaction vessel is not particularly limited, and a known method can be used. Specifically, the above raw water is supplied to the reaction vessel. The method exemplified in the supplying method can be used.

菌体触媒を反応槽へ供給する菌体触媒の供給管は、一つの反応器につき一本であっても良く、複数本であっても良い。菌体触媒の供給管の供給口は、一本の供給管につき一つであっても良く、複数あっても良い。菌体触媒の供給管の供給口の形状は特に制限はなく、通常使用される形状のものであればいずれも好適に使用できる。  The cell catalyst supply pipe for supplying the cell catalyst to the reaction vessel may be one for each reactor, or a plurality of supply tubes may be provided. There may be one supply port of the supply pipe for the bacterial cell catalyst, or a plurality of supply ports may be provided for each supply pipe. The shape of the supply port of the fungus body catalyst supply pipe is not particularly limited, and any shape having a shape normally used can be used.

菌体触媒と水系媒体を含有する混合物を混合した後に反応槽へ供給する場合の菌体触媒が混合される水系媒体を含有する混合物とは、菌体触媒、未反応原料、菌体触媒および生成したアミド化合物等を含む反応混合物が挙げられる。   When a mixture containing a cell catalyst and an aqueous medium is mixed and then supplied to the reaction vessel, the mixture containing the aqueous medium mixed with the cell catalyst is a cell catalyst, unreacted raw material, cell catalyst and production A reaction mixture containing the amide compound prepared.

菌体触媒と菌体触媒、未反応原料、pH調節剤および生成したアミド化合物等を含む反応混合物と混合する方法としては、例えば以下の方法を用いることができる。反応槽に反応混合物の一部を反応槽に戻すためのポンプを備えた外部循環ラインを設置し、当該外部循環ラインと菌体触媒の供給管を結合させることにより、水系媒体を含有する混合物として反応槽内から取り出された反応混合物の一部を用い、反応混合物の一部と菌体触媒を外部循環ライン中で直接混合する方法が挙げられる。外部循環ラインにて直接混合された反応混合物の一部と菌体触媒は、そのまま外部循環ラインを用いて反応槽へ供給される。   As a method of mixing with a reaction mixture containing a cell catalyst and a cell catalyst, an unreacted raw material, a pH regulator, a generated amide compound, and the like, for example, the following method can be used. As a mixture containing an aqueous medium, an external circulation line equipped with a pump for returning a part of the reaction mixture to the reaction tank is installed in the reaction tank, and the external circulation line and the cell catalyst supply pipe are combined. There is a method in which a part of the reaction mixture taken out from the reaction vessel is used and a part of the reaction mixture and the cell catalyst are directly mixed in an external circulation line. A part of the reaction mixture and the cell catalyst directly mixed in the external circulation line are supplied as they are to the reaction tank using the external circulation line.

反応時間(反応液の滞留時間)は、通常0.5〜50時間、好ましくは2〜25時間である。反応時間とは、全反応器における合計の反応時間(反応液の滞留時間)を指す。   The reaction time (retention time of the reaction solution) is usually 0.5 to 50 hours, preferably 2 to 25 hours. The reaction time refers to the total reaction time (retention time of the reaction liquid) in all reactors.

〔アミド化合物の製造装置〕
本発明のアミド化合物の製造装置は、ニトリルヒドラターゼを含有する菌体および/またはその菌体処理物を用いてアミド化合物を製造する反応槽、並びに反応槽内の液温−20℃以上、反応槽内の液温以下の温度で菌体および/またはその菌体処理物を供給する菌体触媒貯槽を備える。
反応槽の構成については、上述した通りである。
[Amide compound production equipment]
The apparatus for producing an amide compound of the present invention comprises a reaction vessel for producing an amide compound using a microbial cell containing nitrile hydratase and / or a treated product thereof, and a liquid temperature in the reaction vessel of -20 ° C or higher. A cell catalyst storage tank is provided for supplying cells and / or treated cells thereof at a temperature equal to or lower than the liquid temperature in the tank.
The configuration of the reaction tank is as described above.

次に本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Next, examples of the present invention will be specifically described, but the present invention is not limited to these examples.

[実施例1]
〔ニトリルヒドラターゼを含有する菌体の調製〕
特開2001−340091号公報の実施例1に記載の方法に従いNo.3クローン菌体を取得し、同じく、同実施例1の方法で培養してニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
[Example 1]
[Preparation of microbial cells containing nitrile hydratase]
In accordance with the method described in Example 1 of JP-A-2001-340091, no. Three clone cells were obtained and similarly cultured by the method of Example 1 to obtain wet cells containing nitrile hydratase.

〔アクリルアミドの製造〕
最終製品として、水溶液中のアクリルアミド濃度が50重量%の製品を得るため、以下の条件で反応を行った。
[Production of acrylamide]
In order to obtain a final product having an acrylamide concentration in the aqueous solution of 50% by weight, the reaction was performed under the following conditions.

菌体触媒貯槽として攪拌機を備えた、槽内径1.3m、直胴部長さ1.6mのSUS製ジャケット式熱交換器付槽型攪拌槽(容積2m3)を準備した。上記培養方法で得られた湿菌体を菌体触媒貯槽中で純水に懸濁して2m3の菌体触媒の懸濁液を調整した。菌体触媒貯槽のジャケットに10℃の冷却水を流通し、翼径65cm、翼幅6.5cmの3枚羽プロペラ翼を用いて回転数60rpmで攪拌した。菌体触媒貯槽中の菌体触媒の懸濁液の温度は10℃であった。 A tank-type stirring tank with a SUS jacket type heat exchanger (volume 2 m 3 ) having a tank inner diameter of 1.3 m and a straight body length of 1.6 m was prepared as a bacterial cell catalyst storage tank. The wet cells obtained by the above culture method were suspended in pure water in a cell catalyst storage tank to prepare a 2 m 3 cell catalyst suspension. Cooling water at 10 ° C. was circulated through the jacket of the cell catalyst storage tank, and stirred at a rotational speed of 60 rpm using a three-blade propeller blade having a blade diameter of 65 cm and a blade width of 6.5 cm. The temperature of the suspension of the cell catalyst in the cell catalyst storage tank was 10 ° C.

第1反応器として攪拌機を備えた、槽内径1m、直胴部長さ1.36mのSUS製ジャケット式熱交換器付槽型反応器(容積:1m3)、第2反応器として容積0.5m3のSUS製二重管型反応器を準備した。第1反応器には、予め400kgの水を仕込んだ。第1反応器内を撹拌しながら、上記で調整した菌体触媒の懸濁液を11kg/hの速度で連続的に供給した。また、純度99.8%のアクリロニトリルを32kg/hの速度でアクリロニトリル供給管を介し第1反応器へ連続的に供給した。純水を37kg/hの速度で純水供給管を介し連続的に供給した。反応中の反応液の温度は25℃となるように、第1反応器のジャケット器および第2反応器の二重管に5℃の冷却水を流通して温度制御を行った。pH調節剤として0.1M−NaOH水溶液を用い、反応pHが7.5〜8.5となるように供給量を調節した。反応中の反応液の液面を槽底面から1mの高さとなるように、反応液を第1反応器から80kg/hの速度で連続的に抜き出し、第2反応器に連続的に供給して、第2反応器内でさらに反応を進行させた。 A tank reactor with a SUS jacket heat exchanger (volume: 1 m 3 ) having a tank inner diameter of 1 m and a straight body length of 1.36 m, equipped with a stirrer as the first reactor, and a volume of 0.5 m as the second reactor. 3 SUS double tube reactors were prepared. The first reactor was charged with 400 kg of water in advance. While the inside of the first reactor was agitated, the cell catalyst suspension prepared above was continuously fed at a rate of 11 kg / h. Further, acrylonitrile having a purity of 99.8% was continuously supplied to the first reactor through an acrylonitrile supply pipe at a rate of 32 kg / h. Pure water was continuously supplied through a pure water supply pipe at a rate of 37 kg / h. The temperature of the reaction solution during the reaction was controlled to 25 ° C. by flowing 5 ° C. cooling water through the jacket of the first reactor and the double tube of the second reactor. A 0.1 M NaOH aqueous solution was used as a pH adjuster, and the supply amount was adjusted so that the reaction pH was 7.5 to 8.5. The reaction solution is continuously withdrawn from the first reactor at a rate of 80 kg / h so that the liquid level of the reaction solution during the reaction is 1 m from the bottom of the tank, and continuously supplied to the second reactor. The reaction was allowed to proceed further in the second reactor.

反応開始から160時間後に以下のHPLC条件にて分析を行ったところ、第1反応器出口でのアクリルアミドへの転化率が95%、かつ第2反応器出口でのアクリロニトリル濃度が検出限界以下(10重量ppm以下)となった。また、第二反応器出口でのアクリルアミド濃度は53.2重量%であった。   When analysis was performed under the following HPLC conditions 160 hours after the start of the reaction, the conversion to acrylamide at the outlet of the first reactor was 95%, and the acrylonitrile concentration at the outlet of the second reactor was below the detection limit (10 Weight ppm or less). The acrylamide concentration at the outlet of the second reactor was 53.2% by weight.

ここで分析条件は以下のとおりであった。
・アクリルアミド分析条件:
高速液体クロマトグラフ装置:LC−10Aシステム(株式会社島津製作所製)
(UV検出器波長250nm、カラム温度40℃)
分離カラム :SCR−101H (株式会社島津製作所製)
溶離液 :0.05%(容積基準)−リン酸水溶液
・アクリロニトリル分析条件:
高速液体クロマトグラフ装置:LC−10Aシステム(株式会社島津製作所製)
(UV検出器波長200nm、カラム温度40℃)
分離カラム:Wakosil−II 5C18HG (和光純薬製)
溶離液 :7%(容積基準)−アセトニトリル、0.1mM−酢酸、
0.2mM−酢酸ナトリウムを各濃度で含有する水溶液
Here, the analysis conditions were as follows.
・ Acrylamide analysis conditions:
High-performance liquid chromatograph: LC-10A system (manufactured by Shimadzu Corporation)
(UV detector wavelength 250 nm, column temperature 40 ° C.)
Separation column: SCR-101H (manufactured by Shimadzu Corporation)
Eluent: 0.05% (volume basis) -phosphoric acid aqueous solution / acrylonitrile analysis conditions:
High-performance liquid chromatograph: LC-10A system (manufactured by Shimadzu Corporation)
(UV detector wavelength 200 nm, column temperature 40 ° C.)
Separation column: Wakosil-II 5C18HG (manufactured by Wako Pure Chemical Industries)
Eluent: 7% (volume basis) -acetonitrile, 0.1 mM-acetic acid,
An aqueous solution containing 0.2 mM sodium acetate at various concentrations

[実施例2]
実施例1のアクリルアミドの製造において、菌体触媒貯槽のジャケットに10℃の冷却水を流通する代わりに、5℃の冷却水を流通させた以外は実施例1と同様にして反応を行った。菌体触媒貯槽中の菌体触媒の懸濁液の温度は5℃であった。
[Example 2]
In the production of acrylamide of Example 1, the reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that 5 ° C cooling water was circulated instead of circulating 10 ° C cooling water through the jacket of the cell catalyst storage tank. The temperature of the suspension of the cell catalyst in the cell catalyst storage tank was 5 ° C.

反応開始から160時間後に上記HPLC分析を行ったところ、第1反応器出口でのアクリルアミドへの転化率が94%、かつ第2反応器出口でのアクリロニトリル濃度は検出限界以下(10重量ppm以下)となった。また、第二反応器出口でのアクリルアミド濃度は53.1重量%であった。   When the above HPLC analysis was performed 160 hours after the start of the reaction, the conversion to acrylamide at the outlet of the first reactor was 94%, and the acrylonitrile concentration at the outlet of the second reactor was below the detection limit (less than 10 ppm by weight) It became. The acrylamide concentration at the outlet of the second reactor was 53.1% by weight.

[比較例1]
実施例1のアクリルアミドの製造において、菌体触媒貯槽のジャケットに10℃の冷却水を流通する代わりに、2℃の冷却水を流通させた以外は実施例1と同様にして反応を行った。菌体触媒貯槽中の菌体触媒の懸濁液の温度は2℃であった。
[Comparative Example 1]
In the production of acrylamide of Example 1, the reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that 2 ° C. cooling water was circulated instead of circulating 10 ° C. cooling water through the jacket of the cell catalyst storage tank. The temperature of the cell catalyst suspension in the cell catalyst storage tank was 2 ° C.

反応開始から160時間後に以下のHPLC条件にて分析を行ったところ、第1反応器出口でのアクリルアミドへの転化率が90%、かつ第2反応器出口でのアクリロニトリル濃度が40重量ppmとなった。また、第二反応器出口でのアクリルアミド濃度は52.2重量%であった。   160 hours after the start of the reaction, analysis was performed under the following HPLC conditions. As a result, the conversion rate to acrylamide at the first reactor outlet was 90%, and the acrylonitrile concentration at the second reactor outlet was 40 ppm by weight. It was. The acrylamide concentration at the outlet of the second reactor was 52.2% by weight.

[実施例3]
〔ニトリルヒドラターゼを含有する菌体の調製〕
特開2001−340091号公報の実施例1に記載の方法に従いNo.3クローン菌体を取得し、同じく、同実施例1の方法で培養してニトリルヒドラターゼを含有する湿菌体を得た。
[Example 3]
[Preparation of microbial cells containing nitrile hydratase]
In accordance with the method described in Example 1 of JP-A-2001-340091, no. Three clone cells were obtained and similarly cultured by the method of Example 1 to obtain wet cells containing nitrile hydratase.

〔アクリルアミドの製造〕
最終製品として、水溶液中のアクリルアミド濃度が50重量%の製品を得るため、以下の条件で反応を行った。
[Production of acrylamide]
In order to obtain a final product having an acrylamide concentration in the aqueous solution of 50% by weight, the reaction was performed under the following conditions.

菌体触媒貯槽として攪拌機を備えた、槽内径1.3m、直胴部長さ1.6mのSUS製ジャケット式熱交換器付槽型攪拌槽(容積2m3)を準備した。上記培養方法で得られた湿菌体を菌体触媒貯槽中で純水に懸濁して2m3の菌体触媒の懸濁液を調整した。菌体触媒貯槽のジャケットに10℃の冷却水を流通し、翼径65cm、翼幅6.5cmの3枚羽プロペラ翼を用いて回転数60rpmで攪拌した。菌体触媒貯槽中の菌体触媒の懸濁液の温度は10℃であった。 A tank-type stirring tank with a SUS jacket type heat exchanger (volume 2 m 3 ) having a tank inner diameter of 1.3 m and a straight body length of 1.6 m was prepared as a bacterial cell catalyst storage tank. The wet cells obtained by the above culture method were suspended in pure water in a cell catalyst storage tank to prepare a 2 m 3 cell catalyst suspension. Cooling water at 10 ° C. was circulated through the jacket of the cell catalyst storage tank, and stirred at a rotational speed of 60 rpm using a three-blade propeller blade having a blade diameter of 65 cm and a blade width of 6.5 cm. The temperature of the suspension of the cell catalyst in the cell catalyst storage tank was 10 ° C.

第1反応器として攪拌機を備えた、槽内径1m、直胴部長さ1.36mのSUS製ジャケット式熱交換器付槽型反応器(容積:1m3)、第2反応器として容積0.5m3のSUS製二重管型反応器を準備した。第1反応器には、予め400kgの水を仕込んだ。第1反応器内を撹拌しながら、上記で調整した菌体触媒の懸濁液を11kg/hの速度で連続的に供給した。また、純度99.8%のアクリロニトリルを32kg/hの速度でアクリロニトリル供給管を介し第1反応器へ連続的に供給した。純水を37kg/hの速度で純水供給管を介し連続的に供給した。反応中の反応液の温度は20℃となるように、第1反応器のジャケット器および第2反応器の二重管に5℃の冷却水を流通して温度制御を行った。pH調節剤として0.1M−NaOH水溶液を用い、反応pHが7.5〜8.5となるように供給量を調節した。反応中の反応液の液面を槽底面から1mの高さとなるように、反応液を第1反応器から80kg/hの速度で連続的に抜き出し、第2反応器に連続的に供給して、第2反応器内でさらに反応を進行させた。 A tank reactor with a SUS jacket heat exchanger (volume: 1 m 3 ) having a tank inner diameter of 1 m and a straight body length of 1.36 m, equipped with a stirrer as the first reactor, and a volume of 0.5 m as the second reactor. 3 SUS double tube reactors were prepared. The first reactor was charged with 400 kg of water in advance. While the inside of the first reactor was agitated, the cell catalyst suspension prepared above was continuously fed at a rate of 11 kg / h. Further, acrylonitrile having a purity of 99.8% was continuously supplied to the first reactor through an acrylonitrile supply pipe at a rate of 32 kg / h. Pure water was continuously supplied through a pure water supply pipe at a rate of 37 kg / h. The temperature of the reaction solution during the reaction was controlled to be 20 ° C. by flowing 5 ° C. cooling water through the jacket of the first reactor and the double tube of the second reactor. A 0.1 M NaOH aqueous solution was used as a pH adjuster, and the supply amount was adjusted so that the reaction pH was 7.5 to 8.5. The reaction solution is continuously withdrawn from the first reactor at a rate of 80 kg / h so that the liquid level of the reaction solution during the reaction is 1 m from the bottom of the tank, and continuously supplied to the second reactor. The reaction was allowed to proceed further in the second reactor.

反応開始から160時間後に以下のHPLC条件にて分析を行ったところ、第1反応器出口でのアクリルアミドへの転化率が95%、かつ第2反応器出口でのアクリロニトリル濃度が検出限界以下(10重量ppm以下)となった。また、第二反応器出口でのアクリルアミド濃度は53.1重量%であった。   When analysis was performed under the following HPLC conditions 160 hours after the start of the reaction, the conversion to acrylamide at the outlet of the first reactor was 95%, and the acrylonitrile concentration at the outlet of the second reactor was below the detection limit (10 Weight ppm or less). The acrylamide concentration at the outlet of the second reactor was 53.1% by weight.

[比較例2]
実施例3のアクリルアミドの製造において、菌体触媒貯槽のジャケットに10℃の冷却水を流通する代わりに、20℃の冷却水を流通させた以外は実施例3と同様にして反応を行った。菌体触媒貯槽中の菌体触媒の懸濁液の温度は20℃であった。
[Comparative Example 2]
In the production of acrylamide of Example 3, the reaction was performed in the same manner as in Example 3 except that 20 ° C. cooling water was circulated instead of circulating 10 ° C. cooling water through the jacket of the cell catalyst storage tank. The temperature of the cell catalyst suspension in the cell catalyst storage tank was 20 ° C.

反応開始から160時間後に以下のHPLC条件にて分析を行ったところ、第1反応器出口でのアクリルアミドへの転化率が60%、かつ第2反応器出口でのアクリロニトリル濃度が3.9重量%となった。また、第二反応器出口でのアクリルアミド濃度は48.7重量%であった。   When analysis was performed under the following HPLC conditions 160 hours after the start of the reaction, the conversion to acrylamide at the outlet of the first reactor was 60%, and the acrylonitrile concentration at the outlet of the second reactor was 3.9% by weight. It became. The acrylamide concentration at the outlet of the second reactor was 48.7% by weight.

[比較例3]
実施例3のアクリルアミドの製造において、反応中の反応液の温度が20℃となるように、第1反応器のジャケット器および第2反応器の二重管に5℃の冷却水を流通して温度制御を行う代わりに、反応中の反応液の温度が10℃となるように、第1反応器のジャケット器および第2反応器の二重管に5℃の冷却水を流通して温度制御を行った以外は実施例3と同様にして反応を行った。
[Comparative Example 3]
In the production of acrylamide of Example 3, 5 ° C. cooling water was passed through the jacket of the first reactor and the double tube of the second reactor so that the temperature of the reaction solution during the reaction was 20 ° C. Instead of temperature control, 5 ° C cooling water is circulated through the jacket of the first reactor and the double tube of the second reactor so that the temperature of the reaction liquid during the reaction is 10 ° C. The reaction was carried out in the same manner as in Example 3 except that.

反応開始から160時間後に以下のHPLC条件にて分析を行ったところ、第1反応器出口でのアクリルアミドへの転化率が88%、かつ第2反応器出口でのアクリロニトリル濃度が200重量ppmとなった。また、第二反応器出口でのアクリルアミド濃度は51.0重量%であった。   160 hours after the start of the reaction, analysis was performed under the following HPLC conditions. As a result, the conversion rate to acrylamide at the first reactor outlet was 88%, and the acrylonitrile concentration at the second reactor outlet was 200 ppm by weight. It was. The acrylamide concentration at the outlet of the second reactor was 51.0% by weight.

Claims (3)

ニトリルヒドラターゼを含有する菌体および/またはその菌体処理物を用いてニトリル化合物からアミド化合物を製造する方法において、反応槽内の少なくともニトリル化合物を含有する液体の液温が10〜40℃に保たれた反応槽に、反応槽内の液温−20℃以上、反応槽内の液温未満の温度で菌体および/またはその菌体処理物を供給することを特徴とするアミド化合物の製造方法 In the method for producing an amide compound from a nitrile compound using a bacterial cell containing nitrile hydratase and / or a treated product thereof, the liquid temperature of the liquid containing at least the nitrile compound in the reaction vessel is 10 to 40 ° C. Production of an amide compound, characterized in that a cell and / or a treated product thereof is supplied to a maintained reaction vessel at a temperature of a liquid temperature in the reaction vessel of −20 ° C. or higher and lower than the liquid temperature in the reaction vessel. Method アミド化合物がアクリルアミドまたはメタクリルアミドである請求項1に記載の製造方法 The production method according to claim 1, wherein the amide compound is acrylamide or methacrylamide. ニトリルヒドラターゼを含有する菌体および/またはその菌体処理物を用いて製造されたアミド化合物を製造する反応槽、並びに反応槽内の液温−20℃以上、反応槽内の液温未満の温度で菌体および/またはその菌体処理物を供給する菌体触媒貯槽を備えるアミド化合物の製造装置 A reaction vessel for producing an amide compound produced using a bacterial cell containing nitrile hydratase and / or a treated product thereof, and a liquid temperature in the reaction vessel of −20 ° C. or higher and lower than the liquid temperature in the reaction vessel Device for producing an amide compound comprising a cell catalyst storage tank for supplying cells and / or treated cells thereof at a temperature
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