JP2018135275A - Method of purifying methacrylic acid and methacrylic acid crystal - Google Patents

Method of purifying methacrylic acid and methacrylic acid crystal Download PDF

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浩司 金谷
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide high-purity methacrylic acid crystal with a low content of acrylic acid.SOLUTION: A method of purifying methacrylic acid includes a step of cooling a raw material containing methacrylic acid and acrylic acid in a crystallization tank to obtain a methacrylic acid crystal, wherein the step is a bath-type crystallization operation, characterized by cooling the raw material at a rate of 0.4-6.0°C/hr.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、メタクリル酸の精製方法およびメタクリル酸結晶に関する。   The present invention relates to a method for purifying methacrylic acid and methacrylic acid crystals.

メタクリル酸は、イソブチレン、第3級ブチルアルコール、メタクロレインまたはイソブチルアルデヒドを分子状酸素で1段又は2段の反応で接触気相酸化して得られる。この生成物中には、目的物のメタクリル酸(沸点161℃/760mmHg、融点15℃)の他に、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、マレイン酸、シトラコン酸、安息香酸、トルイル酸、テレフタル酸、アクリル酸等のカルボン酸類、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、メタクロレイン、ベンズアルデヒド、トルアルデヒド、フルフラール等のアルデヒト、フェノール等が副生物として含まれる。これらの不純物は、抽出や蒸留等の通常の精製手段である程度までは分離精製が可能であるが、不純物濃度の更なる低減が望まれている。   Methacrylic acid is obtained by catalytic gas phase oxidation of isobutylene, tertiary butyl alcohol, methacrolein or isobutyraldehyde with molecular oxygen in a one-stage or two-stage reaction. In this product, in addition to the target methacrylic acid (boiling point 161 ° C./760 mmHg, melting point 15 ° C.), for example, formic acid, acetic acid, propionic acid, maleic acid, citraconic acid, benzoic acid, toluic acid, terephthalic acid , Carboxylic acids such as acrylic acid, aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, methacrolein, benzaldehyde, tolualdehyde, furfural, phenol and the like are included as by-products. These impurities can be separated and purified to some extent by ordinary purification means such as extraction and distillation, but further reduction of the impurity concentration is desired.

高純度のメタクリル酸を得る方法として、例えば特許文献1から3には、メタクリル酸を晶析操作により精製する方法が開示されている。   As a method for obtaining high-purity methacrylic acid, for example, Patent Documents 1 to 3 disclose a method for purifying methacrylic acid by a crystallization operation.

特開2013−91653号公報JP 2013-91653 A 特開2012−140471号公報JP 2012-140471 A 国際公開第2013/103112号International Publication No. 2013/103112

特許文献1から3に記載の方法では、メタクリル酸の純度を向上させることはできるが、メタクリル酸純度の更なる向上の観点から、特に不純物の中でも比較的高濃度で含まれるアクリル酸の含有量を低減し、より高純度のメタクリル酸結晶を製造できる方法が望まれている。   In the methods described in Patent Documents 1 to 3, the purity of methacrylic acid can be improved, but from the viewpoint of further improving the purity of methacrylic acid, the content of acrylic acid contained at a relatively high concentration, particularly among impurities. Therefore, there is a demand for a method capable of producing a methacrylic acid crystal having a higher purity and a higher purity.

本発明は、アクリル酸の含有量が少ないより高純度のメタクリル酸結晶を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a higher purity methacrylic acid crystal having a low acrylic acid content.

本発明は、以下の[1]から[5]である。   The present invention includes the following [1] to [5].

[1]メタクリル酸およびアクリル酸を含む原料を晶析槽内で冷却してメタクリル酸結晶を得る工程を含むメタクリル酸の精製方法であって、
前記工程が回分式の晶析操作であり、
前記原料を0.4〜6.0℃/hrの速度で冷却することを特徴とするメタクリル酸の精製方法。
[1] A method for purifying methacrylic acid comprising a step of cooling a raw material containing methacrylic acid and acrylic acid in a crystallization tank to obtain methacrylic acid crystals,
The process is a batch crystallization operation,
A method for purifying methacrylic acid, wherein the raw material is cooled at a rate of 0.4 to 6.0 ° C./hr.

[2]下記式で示される、前記原料中の前記アクリル酸の前記メタクリル酸結晶への分配係数が0.01以下である[1]に記載のメタクリル酸の精製方法。   [2] The method for purifying methacrylic acid according to [1], wherein a distribution coefficient of the acrylic acid in the raw material to the methacrylic acid crystal represented by the following formula is 0.01 or less.

分配係数=(メタクリル酸結晶中のアクリル酸濃度)/(原料中のアクリル酸濃度)。     Partition coefficient = (acrylic acid concentration in methacrylic acid crystal) / (acrylic acid concentration in raw material).

[3]冷却開始時および冷却終了時の前記原料の温度が4〜8℃の範囲内である[1]または[2]に記載のメタクリル酸の精製方法。   [3] The method for purifying methacrylic acid according to [1] or [2], wherein the temperature of the raw material at the start of cooling and at the end of cooling is in the range of 4 to 8 ° C.

[4]前記原料を撹拌しながら冷却する[1]から[3]のいずれかに記載のメタクリル酸の精製方法。   [4] The method for purifying methacrylic acid according to any one of [1] to [3], wherein the raw material is cooled while stirring.

[5]アクリル酸の濃度が10質量ppm未満であることを特徴とするメタクリル酸結晶。   [5] A methacrylic acid crystal having an acrylic acid concentration of less than 10 ppm by mass.

本発明によれば、アクリル酸の含有量が少ないより高純度のメタクリル酸結晶を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a methacrylic acid crystal of higher purity having a low acrylic acid content.

[メタクリル酸の精製方法]
本発明に係るメタクリル酸の精製方法は、メタクリル酸およびアクリル酸を含む原料を晶析槽内で冷却してメタクリル酸結晶を得る工程を含む。ここで、前記工程は回分式の晶析操作である。また、前記工程では前記原料を0.4〜6.0℃/hrの速度で冷却する。本発明者らは、メタクリル酸およびアクリル酸を含む原料を冷却する際に、該原料を0.4〜6.0℃/hrの速度で冷却することにより、アクリル酸含有量が少ないより高純度のメタクリル酸結晶が得られることを見出した。以下、本発明に係る方法の詳細について説明する。
[Method for purifying methacrylic acid]
The method for purifying methacrylic acid according to the present invention includes a step of cooling a raw material containing methacrylic acid and acrylic acid in a crystallization tank to obtain methacrylic acid crystals. Here, the process is a batch crystallization operation. In the step, the raw material is cooled at a rate of 0.4 to 6.0 ° C./hr. When cooling the raw material containing methacrylic acid and acrylic acid, the present inventors cooled the raw material at a rate of 0.4 to 6.0 ° C./hr, so that the acrylic acid content was less than that of the higher purity. It was found that methacrylic acid crystals were obtained. Hereinafter, details of the method according to the present invention will be described.

本発明において精製対象である原料としては、メタクリル酸およびアクリル酸を含めば特に限定されないが、例えば直接酸化法やACH法等により製造される粗製メタクリル酸を用いることができる。直接酸化法では、例えば、イソブチレン、第3級ブチルアルコール、メタクロレイン及びイソブチルアルデヒドからなる群から選択される少なくとも一つの化合物を分子状酸素により1段又は2段の反応で接触気相酸化する。得られた反応ガスを凝縮して得た凝縮液、或いは該反応ガスの凝縮液に水を加える、又は該反応ガスを水に吸収させて得られるメタクリル酸水溶液から有機溶剤を用いてメタクリル酸を抽出する。該抽出液を蒸留することにより有機溶剤及び不揮発分を除去して粗製メタクリル酸を得ることができる。ACH法では、例えば、副生するメタクリル酸を抽出や蒸留により分離して粗製メタクリル酸を得ることができる。   The raw materials to be purified in the present invention are not particularly limited as long as methacrylic acid and acrylic acid are included, but for example, crude methacrylic acid produced by a direct oxidation method, an ACH method or the like can be used. In the direct oxidation method, for example, at least one compound selected from the group consisting of isobutylene, tertiary butyl alcohol, methacrolein and isobutyraldehyde is subjected to catalytic gas phase oxidation by molecular oxygen in a one-stage or two-stage reaction. Condensate obtained by condensing the obtained reaction gas, or adding methacrylic acid from an aqueous methacrylic acid solution obtained by adding water to the condensate of the reaction gas or absorbing the reaction gas in water, using an organic solvent. Extract. By distilling the extract, the organic solvent and non-volatile components can be removed to obtain crude methacrylic acid. In the ACH method, for example, crude methacrylic acid can be obtained by separating by-product methacrylic acid by extraction or distillation.

本発明に係る方法で用いられる原料中に不純物として含まれるアクリル酸の濃度は、1000質量ppm以上、7000質量ppm以下であることが好ましく、1200質量ppm以上、5000質量ppm以下であることがより好ましく、1500質量ppm以上、3000質量ppm以下であることが更に好ましい。該濃度が1000質量ppm以上であることにより、必要以上のコストをかけずに原料として利用できる。また、該濃度が7000質量ppm以下であることにより、メタクリル酸結晶の品質への影響を低減できる。なお、原料中のアクリル酸の濃度は、ガスクロマトグラフィー(本体:GC−17A(製品名、(株)島津製作所製)、分析カラム:HP−FFAP(商品名、Agilent Technologies製))を用いて測定することができる。   The concentration of acrylic acid contained as an impurity in the raw material used in the method according to the present invention is preferably 1000 ppm to 7000 ppm by mass, more preferably 1200 ppm to 5000 ppm. Preferably, it is 1500 mass ppm or more and 3000 mass ppm or less. When the concentration is 1000 ppm by mass or more, it can be used as a raw material without excessive costs. Moreover, when this density | concentration is 7000 mass ppm or less, the influence on the quality of a methacrylic acid crystal can be reduced. In addition, the density | concentration of acrylic acid in a raw material uses the gas chromatography (Main body: GC-17A (a product name, Shimadzu Corp. make), analysis column: HP-FFAP (a brand name, Agilent Technologies make)). Can be measured.

本発明に係る原料には、アクリル酸以外にも、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、シトラコン酸、安息香酸、マレイン酸、トルイル酸、テレフタル酸、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、メタクロレイン、ベンズアルデヒド、トルアルデヒド、フルフラール、フェノール等の不純物が含まれていてもよい。原料に含まれるこれらのアクリル酸以外の不純物の濃度は、合計10000質量ppm以下であることが好ましく、6000質量ppm以下であることがより好ましい。なお、該不純物の合計濃度は、前記アクリル酸の濃度と同様に測定することができる。   In addition to acrylic acid, the raw materials according to the present invention include formic acid, acetic acid, propionic acid, citraconic acid, benzoic acid, maleic acid, toluic acid, terephthalic acid, formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, methacrolein, benzaldehyde, tolualdehyde Impurities such as furfural and phenol may be contained. The concentration of impurities other than acrylic acid contained in the raw material is preferably 10000 mass ppm or less in total, and more preferably 6000 mass ppm or less. The total concentration of the impurities can be measured in the same manner as the concentration of acrylic acid.

また、原料に第二成分として1種又は2種以上の極性有機物質を混合し、晶析操作を行ってもよい。第二成分として極性有機物質を混合すると、晶析の操作性が向上するため好ましい。   In addition, the raw material may be mixed with one or more polar organic substances as the second component, and the crystallization operation may be performed. It is preferable to mix a polar organic substance as the second component because crystallization operability is improved.

第二成分である極性有機物質としては、晶析の際にメタクリル酸と固溶体を形成しない極性有機物質であれば特に制限なく用いることができる。このような極性有機物質としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール、ジエチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル等が挙げられる。これらの中でも、極性有機物質としては、アルコール、メタクリル酸メチル及びアクリル酸メチルからなる群から選択される化合物が好ましく、メタノールがより好ましい。極性有機物質としては、これらの化合物を単独で用いることができ、2種以上を混合して用いることもできる。   As the polar organic substance that is the second component, any polar organic substance that does not form a solid solution with methacrylic acid during crystallization can be used without particular limitation. Examples of such polar organic substances include alcohols such as methanol, ethanol, propanol and butanol, diethyl ether, dioxane, tetrahydrofuran, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl formate, ethyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, methacryl Examples include methyl acid, ethyl methacrylate, methyl acrylate, and ethyl acrylate. Among these, as the polar organic substance, a compound selected from the group consisting of alcohol, methyl methacrylate and methyl acrylate is preferable, and methanol is more preferable. As the polar organic substance, these compounds can be used alone, or two or more kinds can be mixed and used.

原料が第二成分を含む場合、原料中の第二成分の含有量は、1〜35質量%であることが好ましく、3〜30質量%であることがより好ましく、3〜10質量%であることが更に好ましい。該含有量を1質量%以上とすることにより、メタクリル酸結晶が析出し始める温度、すなわち結晶析出温度と、メタクリル酸の凝固点との温度差が大きくなり、晶析操作が容易となる。また、該含有量を35質量%以下とすることにより、結晶析出温度が大幅に低下することがなく、冷却に多くのエネルギーやコストを必要としない。   When the raw material contains the second component, the content of the second component in the raw material is preferably 1 to 35% by mass, more preferably 3 to 30% by mass, and 3 to 10% by mass. More preferably. By setting the content to 1% by mass or more, the temperature at which methacrylic acid crystals start to precipitate, that is, the temperature difference between the crystal precipitation temperature and the freezing point of methacrylic acid increases, and the crystallization operation becomes easy. In addition, when the content is 35% by mass or less, the crystal precipitation temperature is not significantly lowered, and a lot of energy and cost are not required for cooling.

本発明に係る方法において用いられる晶析装置は、回分式の晶析装置であれば特に限定されないが、例えば、「化学工学便覧 改訂第六版」丸善株式会社発行、平成11年、489〜523頁に記載されている装置を使用できる。また、BMC(Backmixing Column Crystallizer)型晶析器(新日鉄化学社:日本)、CDC(Cooling Disk Crystallizer)晶析装置(Gouda社:オランダ)、FFC(Falling Film Crystallizer)晶析装置(Sulzer Chemtech社:スイス)等を用いることもできる。特に、攪拌槽と、該攪拌槽の周面に外側から冷却媒体を接触させるための冷却ジャケットを備える冷却器とを備え、該攪拌槽の周面を伝熱面として熱交換により攪拌槽内を冷却し、攪拌槽内に懸濁結晶スラリーを保持することができる懸濁型ジャケット冷却式晶析槽(攪拌槽型晶析装置)が好ましい。   The crystallization apparatus used in the method according to the present invention is not particularly limited as long as it is a batch crystallization apparatus. For example, “Chemical Engineering Handbook Revised 6th Edition” issued by Maruzen Co., Ltd., 1999, 489-523. The apparatus described on page can be used. In addition, a BMC (Backmixing Column Crystallizer) type crystallizer (Nippon Steel Chemical Co., Ltd .: Japan), a CDC (Cooling Disk Crystallizer) crystallizer (Gouda Co., Netherlands), and an FFC (Falling Film Crystallizer) crystallizer (Sullerzer crystallizer) Switzerland) can also be used. In particular, a stirring tank and a cooler provided with a cooling jacket for bringing a cooling medium into contact with the peripheral surface of the stirring tank from the outside, and the inside of the stirring tank by heat exchange with the peripheral surface of the stirring tank as a heat transfer surface A suspension type jacket cooling type crystallization tank (stirring tank type crystallization apparatus) capable of cooling and holding the suspended crystal slurry in the stirring tank is preferred.

本発明に係る方法では、例えば前記晶析装置の晶析槽に前記原料を投入し、冷却することでメタクリル酸結晶を析出させる(晶析操作)。これにより、メタクリル酸結晶が析出したスラリーを得ることができる。該晶析操作は、経時的に結晶を析出、成長させる観点から回分式にて行う。また、冷却時には原料を攪拌しながら冷却することが、晶析槽内の温度分布、濃度分布ムラをなくす観点から好ましい。   In the method according to the present invention, for example, the raw material is charged into a crystallization tank of the crystallization apparatus and cooled to precipitate methacrylic acid crystals (crystallization operation). Thereby, a slurry in which methacrylic acid crystals are precipitated can be obtained. The crystallization operation is performed batchwise from the viewpoint of depositing and growing crystals over time. Further, it is preferable to cool the raw material while stirring at the time of cooling from the viewpoint of eliminating temperature distribution and concentration distribution unevenness in the crystallization tank.

原料を冷却する際の冷却速度は、0.4〜6.0℃/hrであり、0.5〜4.0℃/hrであることが好ましく、0.6〜3.0℃/hrであることがより好ましく、0.7〜2.0℃/hrであることが更に好ましい。該冷却速度が0.4℃/hr以上であることにより、アクリル酸の含有量が少ないメタクリル酸結晶が得られる。また、該冷却速度が6.0℃/hr以下であることにより、高速冷却可能な設備を必要としないため、コストを低減できる。なお、該冷却速度は、晶析槽内の原料の温度を該速度で低下させることを示す。例えば前記懸濁型ジャケット冷却式晶析槽を用いて晶析操作を行う場合には、ジャケット内に流通させる冷却媒体の温度の低下に伴い、晶析槽内の原料温度も連動して低下する。そのため、冷却媒体の温度制御を行う装置にて冷却速度を前記範囲内に設定することで、晶析槽内の原料の温度を前記範囲内の速度で低下させることができる。冷却速度は前記範囲内であれば変更可能であるが、一定速度で冷却を行う線形冷却が好ましい。   The cooling rate when cooling the raw material is 0.4 to 6.0 ° C./hr, preferably 0.5 to 4.0 ° C./hr, and 0.6 to 3.0 ° C./hr. More preferably, it is more preferably 0.7 to 2.0 ° C./hr. When the cooling rate is 0.4 ° C./hr or more, a methacrylic acid crystal having a small acrylic acid content can be obtained. Moreover, since the cooling rate is 6.0 ° C./hr or less, no equipment capable of high-speed cooling is required, so that the cost can be reduced. In addition, this cooling rate shows reducing the temperature of the raw material in a crystallization tank at this rate. For example, when the crystallization operation is performed using the suspension-type jacket cooling crystallization tank, the temperature of the raw material in the crystallization tank also decreases in conjunction with a decrease in the temperature of the cooling medium circulating in the jacket. . Therefore, the temperature of the raw material in the crystallization tank can be lowered at a speed within the above range by setting the cooling rate within the above range with an apparatus for controlling the temperature of the cooling medium. The cooling rate can be changed as long as it is within the above range, but linear cooling in which cooling is performed at a constant rate is preferable.

冷却開始時および冷却終了時の原料の温度は、4〜8℃の範囲内であることが好ましく、5〜7.5℃の範囲内であることがより好ましく、6〜7℃の範囲内であることがさらに好ましい。該温度が4℃以上であることにより、晶析槽内に過剰な結晶を存在させることなく運転を行うことができる。一方、該温度が8℃以下であることにより、一回分操作あたりの結晶の生産性を許容できる値に維持することが可能となる。なお、冷却開始から冷却終了までの間、原料の温度は前記温度範囲内であることが好ましい。冷却開始温度と冷却終了温度との差は特に限定されないが、0.1〜3℃であることが好ましく、0.2〜2℃であることがより好ましく、0.3〜1℃であることがさらに好ましい。   The temperature of the raw material at the start of cooling and at the end of cooling is preferably in the range of 4 to 8 ° C, more preferably in the range of 5 to 7.5 ° C, and in the range of 6 to 7 ° C. More preferably it is. When the temperature is 4 ° C. or higher, the operation can be performed without the presence of excessive crystals in the crystallization tank. On the other hand, when the temperature is 8 ° C. or lower, it is possible to maintain the crystal productivity per batch operation at an acceptable value. In addition, it is preferable that the temperature of a raw material exists in the said temperature range from cooling start to completion | finish of cooling. The difference between the cooling start temperature and the cooling end temperature is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 3 ° C, more preferably 0.2 to 2 ° C, and 0.3 to 1 ° C. Is more preferable.

本発明の冷却速度の範囲内で冷却する時間は、0.1〜2時間が好ましく、0.2〜1.5時間がより好ましく、0.3〜1.2時間がさらに好ましい。冷却時間が0.1時間以上であることにより、高速冷却可能な設備を必要としないため、コストを抑えることができる。一方、冷却時間が2時間以下であることにより、アクリル酸濃度の低いメタクリル酸結晶を得ることが可能となる。   The time for cooling within the range of the cooling rate of the present invention is preferably 0.1 to 2 hours, more preferably 0.2 to 1.5 hours, and further preferably 0.3 to 1.2 hours. Since the cooling time is 0.1 hour or longer, no equipment capable of high-speed cooling is required, so that the cost can be reduced. On the other hand, when the cooling time is 2 hours or less, a methacrylic acid crystal having a low acrylic acid concentration can be obtained.

メタクリル酸結晶をより成長させる観点から、原料を冷却してメタクリル酸結晶を析出させた後、原料の温度を一度上昇させて晶析槽内の結晶の個数を低減させてから、本発明の冷却速度にて冷却を行うことが好ましい。例えば原料を7℃以下まで冷却してメタクリル酸結晶の析出が確認された後、原料温度を7℃を超える温度に上昇させて保持し、晶析槽内の結晶の個数を半分程度まで低減させてから、本発明の冷却速度にて冷却を行うことができる。なお、結晶の個数は目視にて確認することができる。   From the viewpoint of further growing the methacrylic acid crystal, after cooling the raw material to precipitate the methacrylic acid crystal, the temperature of the raw material is once increased to reduce the number of crystals in the crystallization tank, and then the cooling of the present invention. It is preferable to perform cooling at a speed. For example, after cooling the raw material to 7 ° C or less and confirming the precipitation of methacrylic acid crystals, the raw material temperature is raised to a temperature exceeding 7 ° C and held, and the number of crystals in the crystallization tank is reduced to about half. Then, cooling can be performed at the cooling rate of the present invention. The number of crystals can be confirmed visually.

得られたメタクリル酸結晶を含むスラリーは、メタクリル酸結晶と母液とに分離することができる。これにより、メタクリル酸結晶を得ることができる。一方、分離される母液には、アクリル酸を含む濃縮された不純物、メタクリル酸、第二成分を添加した場合には第二成分が含まれる。   The obtained slurry containing methacrylic acid crystals can be separated into methacrylic acid crystals and a mother liquor. Thereby, a methacrylic acid crystal can be obtained. On the other hand, the separated mother liquor contains concentrated impurities including acrylic acid, methacrylic acid, and the second component when the second component is added.

メタクリル酸結晶と母液とを分離する方法としては、固体と液体とを分離することができる方法であれば特に制限はない。例えば、ろ過装置、遠心分離装置等の公知の固液分離装置、およびこれらの組み合わせを用いることができる。また、分離を行う装置の具体例としては、例えば、清水忠造:“クレハ連続結晶精製装置による有機化合物の精製”、ケミカルエンジニアリング、第27巻、第3号(1982)、第49頁に掲載されているKCP装置等が挙げられる。なお、分離の操作の形式は回分式及び連続式のいずれでもよい。また、分離された母液からメタクリル酸や第二成分を回収し、再利用又は再精製することもできる。   The method for separating the methacrylic acid crystal and the mother liquor is not particularly limited as long as it is a method capable of separating the solid and the liquid. For example, a known solid-liquid separation device such as a filtration device or a centrifugal separation device, or a combination thereof can be used. Specific examples of the separation apparatus include, for example, Tadashi Shimizu: “Purification of organic compounds by Kureha continuous crystal purification apparatus”, Chemical Engineering, Vol. 27, No. 3 (1982), p. 49. KCP apparatus etc. which are mentioned. The type of separation operation may be either a batch type or a continuous type. Further, methacrylic acid and the second component can be recovered from the separated mother liquor and reused or repurified.

原料中のアクリル酸濃度と、得られたメタクリル酸結晶中のアクリル酸濃度との関係は、原料中のアクリル酸のメタクリル酸結晶への分配係数が0.01以下であることが好ましく、0.008以下であることがより好ましく、0.006以下であることが更に好ましい。ここで、該分配係数は原料中のアクリル酸がメタクリル酸結晶へどの程度分配されたかを示す係数であり、下記式にて示される値である。   The relationship between the acrylic acid concentration in the raw material and the acrylic acid concentration in the obtained methacrylic acid crystal is preferably such that the distribution coefficient of acrylic acid in the raw material to the methacrylic acid crystal is 0.01 or less. It is more preferably 008 or less, and further preferably 0.006 or less. Here, the distribution coefficient is a coefficient indicating how much acrylic acid in the raw material is distributed to methacrylic acid crystals, and is a value represented by the following formula.

分配係数=(メタクリル酸結晶中のアクリル酸濃度)/(原料中のアクリル酸濃度)
前記分配係数が0.01以下であることにより、アクリル酸の含有量がより少ないメタクリル酸結晶を得ることができる。前記分配係数は低い方が好ましく、前記分配係数の範囲の下限は特に限定されない。
Partition coefficient = (acrylic acid concentration in methacrylic acid crystal) / (acrylic acid concentration in raw material)
When the distribution coefficient is 0.01 or less, a methacrylic acid crystal having a lower acrylic acid content can be obtained. The distribution coefficient is preferably low, and the lower limit of the range of the distribution coefficient is not particularly limited.

なお、メタクリル酸結晶中のアクリル酸濃度は、以下の方法により測定される。晶析槽内のメタクリル酸結晶を採取し、該メタクリル酸結晶の表面の母液を取り除くため、メタクリル酸結晶をキムワイプ(商品名、日本製紙クレシア(株)製)に載せ、折りたたむようにして表面の母液をふき取る。この操作を結晶の位置を変えて数度繰り返し、得られた結晶をバイアル瓶に移し、原料中のアクリル酸濃度測定と同様に、メタクリル酸結晶中のアクリル酸濃度を測定する。   The acrylic acid concentration in the methacrylic acid crystal is measured by the following method. In order to remove methacrylic acid crystals in the crystallization tank and remove the mother liquor on the surface of the methacrylic acid crystals, the methacrylic acid crystals were placed on a Kimwipe (trade name, manufactured by Nippon Paper Crecia Co., Ltd.) Wipe off the mother liquor. This operation is repeated several times by changing the position of the crystal, and the obtained crystal is transferred to a vial, and the acrylic acid concentration in the methacrylic acid crystal is measured in the same manner as the acrylic acid concentration measurement in the raw material.

[メタクリル酸結晶]
本発明に係るメタクリル酸結晶は、アクリル酸の濃度が10質量ppm未満である。該メタクリル酸結晶は、本発明に係るメタクリル酸の精製方法により得ることができる。該メタクリル酸結晶のアクリル酸の濃度は、8質量ppm以下が好ましく、6質量ppm以下がより好ましく、5質量ppm以下が更に好ましい。
[Methacrylic acid crystals]
In the methacrylic acid crystal according to the present invention, the concentration of acrylic acid is less than 10 ppm by mass. The methacrylic acid crystals can be obtained by the method for purifying methacrylic acid according to the present invention. The concentration of acrylic acid in the methacrylic acid crystal is preferably 8 ppm by mass or less, more preferably 6 ppm by mass or less, and still more preferably 5 ppm by mass or less.

晶析装置としては、攪拌機構を備えたガラス製懸濁型ジャケット冷却式晶析槽(125ml)を用いた。晶析操作は回分式にて行った。冷却媒体としては、エタブラインEC−Z(商品名、東京ファインケミカル(株)製)を用いた。冷却媒体の温度制御には、NTB−221(商品名、東京理化(株)製)を用いた。   As a crystallizer, a glass suspension jacket cooled crystallization tank (125 ml) equipped with a stirring mechanism was used. The crystallization operation was carried out batchwise. As a cooling medium, Etabline EC-Z (trade name, manufactured by Tokyo Fine Chemical Co., Ltd.) was used. NTB-221 (trade name, manufactured by Tokyo Rika Co., Ltd.) was used for temperature control of the cooling medium.

メタクリル酸結晶中のアクリル酸の濃度測定には、ガスクロマトグラフィー(本体:GC−17A(製品名、(株)島津製作所製)、分析カラム:HP−FFAP(商品名、Agilent Technologies製))を用いた。なお、該濃度測定におけるアクリル酸の検出限界は10質量ppmである。   For measuring the concentration of acrylic acid in methacrylic acid crystals, gas chromatography (main body: GC-17A (product name, manufactured by Shimadzu Corporation), analysis column: HP-FFAP (trade name, manufactured by Agilent Technologies)) is used. Using. In addition, the detection limit of acrylic acid in the concentration measurement is 10 mass ppm.

(実施例1)
メタクリル酸(三菱レイヨン(株)製)に、メタノール、フェノールおよびアクリル酸を添加し、メタノールを5.6質量%、フェノールを0.40質量%、アクリル酸を表1に示される濃度で含む原料を調製した。
Example 1
Raw material containing methanol, phenol and acrylic acid added to methacrylic acid (Mitsubishi Rayon Co., Ltd.), methanol at 5.6% by mass, phenol at 0.40% by mass, and acrylic acid at the concentrations shown in Table 1. Was prepared.

ガラス製懸濁型ジャケット冷却式晶析槽に前記原料を80ml入れ、小型攪拌子による攪拌下、設定温度6.5℃の冷却媒体をジャケットへ流通させた。晶析槽内の原料温度が6.9℃付近になったところで、晶析槽内にて結晶化が確認された。ここで冷却媒体の設定温度を7.3℃に変更し、攪拌を停止し、晶析槽内の結晶個数が減るまで待機した。晶析槽内の結晶個数が半分程度になったことを確認した後、冷却媒体の設定温度を7.0℃に変更し、該設定温度を6.5℃まで0.7時間かけて低下させ(冷却速度:0.714℃/hr)、線形冷却を行った。なお、冷却媒体の設定温度の低下に伴い、晶析槽内の原料温度も連動して低下した。   80 ml of the raw material was placed in a glass suspension jacket cooling type crystallization tank, and a cooling medium having a set temperature of 6.5 ° C. was circulated through the jacket while stirring with a small stirrer. When the temperature of the raw material in the crystallization tank became around 6.9 ° C., crystallization was confirmed in the crystallization tank. Here, the set temperature of the cooling medium was changed to 7.3 ° C., the stirring was stopped, and the system was on standby until the number of crystals in the crystallization tank decreased. After confirming that the number of crystals in the crystallization tank has been reduced to about half, the set temperature of the cooling medium is changed to 7.0 ° C., and the set temperature is lowered to 6.5 ° C. over 0.7 hours. (Cooling rate: 0.714 ° C./hr), linear cooling was performed. In addition, the raw material temperature in a crystallization tank fell in connection with the fall of the preset temperature of a cooling medium.

前記設定温度が6.5℃に到達した時点で冷却を終了し、晶析槽内のメタクリル酸結晶をピンセットで採取した。採取したメタクリル酸結晶の表面の母液を取り除くため、メタクリル酸結晶をキムワイプ(商品名、日本製紙クレシア(株)製)に載せ、折りたたむようにして表面の母液をふき取った。この操作を結晶の位置を変えて数度繰り返し、得られた結晶をバイアル瓶に移し、アクリル酸濃度を測定した。結果を表1に示す。   When the set temperature reached 6.5 ° C., the cooling was terminated, and methacrylic acid crystals in the crystallization tank were collected with tweezers. In order to remove the mother liquor on the surface of the collected methacrylic acid crystal, the methacrylic acid crystal was placed on Kimwipe (trade name, manufactured by Nippon Paper Crecia Co., Ltd.), and the mother liquor on the surface was wiped off in a folded manner. This operation was repeated several times while changing the position of the crystal, and the resulting crystal was transferred to a vial and the acrylic acid concentration was measured. The results are shown in Table 1.

(実施例2)
冷却媒体の設定温度を7.0℃から6.5℃まで1.2時間かけて低下させた(冷却速度:0.417℃/hr)こと以外は、実施例1と同様の方法で晶析操作を実施してメタクリル酸結晶を得て、アクリル酸濃度を測定した。結果を表1に示す。
(Example 2)
Crystallization was carried out in the same manner as in Example 1 except that the set temperature of the cooling medium was decreased from 7.0 ° C. to 6.5 ° C. over 1.2 hours (cooling rate: 0.417 ° C./hr). The operation was carried out to obtain methacrylic acid crystals, and the acrylic acid concentration was measured. The results are shown in Table 1.

(比較例1)
冷却媒体の設定温度を7.0℃から6.5℃まで2.2時間かけて低下させた(冷却速度:0.227℃/hr)こと以外は、実施例1と同様の方法で晶析操作を実施してメタクリル酸結晶を得て、アクリル酸濃度を測定した。結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
Crystallization was carried out in the same manner as in Example 1 except that the set temperature of the cooling medium was decreased from 7.0 ° C. to 6.5 ° C. over 2.2 hours (cooling rate: 0.227 ° C./hr). The operation was carried out to obtain methacrylic acid crystals, and the acrylic acid concentration was measured. The results are shown in Table 1.

(比較例2)
冷却媒体の設定温度を7.0℃から6.5℃まで72時間かけて低下させた(冷却速度:0.0069℃/hr)こと以外は、実施例1と同様の方法で晶析操作を実施してメタクリル酸結晶を得て、アクリル酸濃度を測定した。結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
The crystallization operation was performed in the same manner as in Example 1 except that the set temperature of the cooling medium was decreased from 7.0 ° C. to 6.5 ° C. over 72 hours (cooling rate: 0.0069 ° C./hr). The methacrylic acid crystals were obtained and the acrylic acid concentration was measured. The results are shown in Table 1.

Figure 2018135275
Figure 2018135275

Claims (5)

メタクリル酸およびアクリル酸を含む原料を晶析槽内で冷却してメタクリル酸結晶を得る工程を含むメタクリル酸の精製方法であって、
前記工程が回分式の晶析操作であり、
前記原料を0.4〜6.0℃/hrの速度で冷却することを特徴とするメタクリル酸の精製方法。
A method for purifying methacrylic acid comprising a step of cooling a raw material containing methacrylic acid and acrylic acid in a crystallization tank to obtain methacrylic acid crystals,
The process is a batch crystallization operation,
A method for purifying methacrylic acid, wherein the raw material is cooled at a rate of 0.4 to 6.0 ° C./hr.
下記式で示される、前記原料中の前記アクリル酸の前記メタクリル酸結晶への分配係数が0.01以下である請求項1に記載のメタクリル酸の精製方法。
分配係数=(メタクリル酸結晶中のアクリル酸濃度)/(原料中のアクリル酸濃度)
The method for purifying methacrylic acid according to claim 1, wherein a distribution coefficient of the acrylic acid in the raw material to the methacrylic acid crystal represented by the following formula is 0.01 or less.
Partition coefficient = (acrylic acid concentration in methacrylic acid crystal) / (acrylic acid concentration in raw material)
冷却開始時および冷却終了時の前記原料の温度が4〜8℃の範囲内である請求項1または2に記載のメタクリル酸の精製方法。   The method for purifying methacrylic acid according to claim 1 or 2, wherein the temperature of the raw material at the start of cooling and at the end of cooling is in the range of 4 to 8 ° C. 前記原料を撹拌しながら冷却する請求項1から3のいずれか1項に記載のメタクリル酸の精製方法。   The method for purifying methacrylic acid according to any one of claims 1 to 3, wherein the raw material is cooled while stirring. アクリル酸の濃度が10質量ppm未満であることを特徴とするメタクリル酸結晶。   A methacrylic acid crystal having an acrylic acid concentration of less than 10 ppm by mass.
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