JP2018527376A - メタクロレインをベースとするアルキルメタクリレートからのメタクリル酸の合成 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、メタクロレインをベースとして、アルキルメタクリレート、とりわけMMAおよびメタクリル酸を製造する方法に関するものであり、この方法ではメタクロレインは酸化的エステル化によりアルキルメタクリレートにされる。この方法では、メタクロレインは基本的にC2−構成要素およびC4−構成要素から入手できる。本方法には、アルキルメタクリレートおよびメタクリル酸を容易に高収率および高純度で、適宜、混合物として、または単離された生成物流として得ることができるという利点がある。本発明による方法には特に、とりわけ、所望の生成物であるメタクリル酸およびアルキルメタクリレート、とりわけMMAの比率を広い範囲で自由に調節することができ、かつプロセス工学的措置およびプロセスパラメーターにより変化させることができるという大きな利点がある。
先行技術からは、数多くのメタクリル酸の製造方法が公知である。
したがって、本発明の課題は、C2−構成要素から出発するアルキルメタクリレート、とりわけMMAおよび同時にメタクリル酸の製造のための新規の効率的および経済的に魅力的な方法を提供することである。
これらの課題は、メタクリル酸の製造のための新規の方法であって、以下のプロセス工程:
a)反応器Iにおいてメタクロレインを合成する工程、
b)反応器IIにおいてメタクロレインをアルコールおよび酸素で酸化的エステル化してアルキルメタクリレートにする工程、ならびに
e)反応器IIIにおいて少なくとも一部のアルキルメタクリレートを水と反応させてメタクリル酸にする工程
を含む方法の提供により解決された。
a)反応器Iにおいてメタクロレインを合成する工程、
b)反応器IIにおいてメタクロレインをアルコールおよび酸素で酸化的エステル化してアルキルメタクリレートにする工程、
c)過剰のメタクロレインを分離し、アルコールを少なくとも部分的に分離し、引き続き任意に酸で処理して、任意にアルキルメタクリレートを含む組成物を相分離する工程、
d)抽出装置Iにおいて、アルキルメタクリレートおよび任意にメタクリル酸を含む組成物を、水の供給下に、有機相として水相から分離する工程、
e)反応器IIIにおいて、少なくとも一部のアルキルメタクリレートを水と反応させてメタクリル酸にする工程、
f)プロセス工程e)からのメタクリル酸およびアルキルメタクリレートを含む組成物を、プロセス工程d)の抽出装置Iに移送する工程、ならびに
g)任意で、分離段階Mにおいてメタクリル酸とアルキルメタクリレートを分離する工程
を含む方法がとりわけ好ましい。
a)メタクロレインを合成するための反応器I、
b)メタクロレインをアルコールおよび酸素の存在下に酸化的エステル化してアルキルメタクリレートにするための反応器II、
c)反応器IIからの反応器流出物を蒸留するため、任意の酸による処理のため、および任意でその後に続くアルキルメタクリレートを含む相の蒸留による相分離のための第一蒸留塔、
d)アルキルメタクリレートおよび任意でメタクリル酸を含む組成物を、水の供給下に有機相と水相に分離するための抽出装置I、
e)アルキルメタクリレートを部分的に加水分解してメタクリル酸にするための反応器III、
f)直接または間接的に抽出装置Iに通じる、反応器IIIからの配管、ならびに
g)アルキルメタクリレートをメタクリル酸と分離するための少なくとも1つの第二蒸留塔および/または抽出装置。
例1
メタクロレインからのMMAの製造方法の総エネルギー消費量(図1による、ただし反応器IIIなし)を求めて、図1から図3までに記載のMMAおよびMASの製造のための本発明による方法の場合の相応する値と比較した。
(2) プロピオンアルデヒド供給物
(3) 塩基の供給
(4) 酸Iの供給
(5) 酸(II)の供給
(6) 反応器I(メタクロレインの合成;プロセス工程a)
(7) 触媒分離
(8) メタクロレインの単離
(9) 反応器II(酸化的エステル化;プロセス工程b)
(10) アルコール供給物(例えばメタノール)
(11) 酸素もしくは空気の供給
(12) メタクロレインおよびアルコール(例えばメタノール)の分離(プロセス工程c)
(13) 単離されたメタクロレイン/アルコール混合物
(14) 酸の添加および任意の相分離
(15) 任意の水および酸(II)添加
(16) 反応器III(メタクリル酸にするための加水分解;プロセス工程e)
(17) 抽出装置I(プロセス工程d)
(18) 単離されたアルコール/H2O−混合物の(プロセス工程dからの)分離
(19) 排出されたH2O(返送または処理のため)
(20) 単離されたアルコール(例えばメタノール)
(21) 分離段階M(アルキルメタクリレートおよびメタクリル酸の分離;プロセス工程g)
(22) さらなる精製のための単離されたアルキルメタクリレート
(23) さらなる精製のための単離されたメタクリル酸
(24) 処理
特別な配管:
(A) 反応器Iにおける触媒返送
(B) メタクロレイン流のメタクロレイン精製(12)への任意の移送
(C) 分離されたメタクロレイン(メタノールを含む)の(9)への返送
(D) メタノールの(9)への返送
(E) (14)からの水相の(18)への任意の移送
(F) (18)からの水の(16)への任意の移送
(G) (18)からの水の(17)への任意の移送
(H) (16)からの生成物流の(17)への移送(プロセス工程f)
図2においてのみ:
(I) (17)から(21)への部分流
(J) (17)から(16)への部分流
図3においてのみ:
(K) (21)から(16)へのアルキルメタクリレート相(22)の部分流
Claims (16)
- アルキルメタクリレートおよびメタクリル酸を製造する方法であって、以下のプロセス工程:
a)反応器Iにおいてメタクロレインを合成する工程、
b)反応器IIにおいてメタクロレインをアルコールおよび酸素により酸化的エステル化してアルキルメタクリレートにする工程、ならびに
e)反応器IIIにおいてアルキルメタクリレートの少なくとも一部を水と反応させてメタクリル酸にする工程
を含む方法。 - 以下のプロセス工程:
a)反応器Iにおいてメタクロレインを合成する工程、
b)反応器IIにおいてメタクロレインをアルコールおよび酸素により酸化的エステル化してアルキルメタクリレートにする工程、
c)過剰のメタクロレインを分離し、アルコールを少なくとも部分的に分離し、引き続き任意に酸で処理して、任意にアルキルメタクリレートを含む組成物を相分離する工程、
d)抽出装置Iにおいて、水の供給下に、アルキルメタクリレートおよび任意にメタクリル酸を含む組成物を有機相として水相から分離する工程、
e)反応器IIIにおいて、アルキルメタクリレートの少なくとも一部を水と反応させてメタクリル酸にする工程、
f)プロセス工程e)からのメタクリル酸およびアルキルメタクリレートを含む組成物を抽出装置Iに移送する工程、ならびに
g)任意に分離段階Mにおいてメタクリル酸をアルキルメタクリレートから分離する工程
を含む、請求項1記載の方法。 - プロセス工程b)で形成された反応水を、プロセス工程b)およびe)の間でアルキルメタクリレートから分離して、プロセス工程e)における加水分解のために全量または部分的に再び反応器IIIに供給することを特徴とする、請求項1または2記載の方法。
- プロセス工程e)で形成されたアルコールを全量または部分的に分離して、プロセス工程b)における酸化的エステル化のために全量または部分的に再び反応器IIに供給することを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
- プロセス工程c)からのアルキルメタクリレートを含む組成物を、プロセス工程e)の実施のために反応器IIIに導入し、プロセス工程e)の後に、プロセス工程f)、d)およびg)を連続して実施することを特徴とする、請求項2から4までのいずれか1項記載の方法。
- プロセス工程c)からのアルキルメタクリレートを含む組成物を、プロセス工程d)の実施のために抽出装置Iに導入し、プロセス工程d)からの有機相を、引き続き部分流としてプロセス工程e)の実施のために反応器IIIに供給し、もう1つの部分流をプロセス工程g)の実施のために分離段階Mに供給することを特徴とする、請求項2から4までのいずれか1項記載の方法。
- プロセス工程c)からのアルキルメタクリレートを含む組成物を、プロセス工程d)の実施のために抽出装置Iに導入して、プロセス工程d)からの有機相を、引き続きプロセス工程g)の実施のために分離段階Mに導入し、引き続き分離段階Mからのアルキルメタクリレート相の部分流を、プロセス工程e)の実施のために反応器IIIに供給することを特徴とする、請求項2から4までのいずれか1項記載の方法。
- プロセス工程d)からの水相を、水とアルコールと廃棄物流とに分離し、水を全量または部分的に反応器IIIに供給し、アルコールを全量または部分的に反応器IIに供給し、かつ廃棄物流を処理に供給することを特徴とする、請求項5から7までのいずれか1項記載の方法。
- プロセス工程a)でプロピオンアルデヒドおよびホルムアルデヒドからマンニッヒ縮合によりメタクロレインを製造すること、およびプロセス工程c)で分離されたメタクロレインおよびアルコールを反応器IIに返送することを特徴とする、請求項2から8までのいずれか1項記載の方法。
- プロセス工程g)における分離段階Mは、少なくとも1つの蒸留であることを特徴とする、請求項2から8までのいずれか1項記載の方法。
- 反応器IIIにおけるプロセス工程e)の反応を、ゼオライト、イオン交換樹脂および非晶質酸触媒の群から選択される不均一系触媒、好ましくは陽イオン交換樹脂の存在下に、50℃から200℃まで、好ましくは90℃から120℃までの温度で、および1.1barから10barまで、好ましくは1.5barから6barまでの圧力で行うことを特徴とする、請求項1から10までのいずれか1項記載の方法。
- 反応器IIIにおけるプロセス工程e)の反応を、無機酸および/または有機酸、好ましくは硫酸、メタンスルホン酸またはトルエンスルホン酸の群から選択される不均一系触媒の存在下に、50℃から200℃まで、好ましくは90℃から170℃までの温度で、および1.1barから10barまで、好ましくは1.5barから6barまでの圧力で行うことを特徴とする、請求項1から10までのいずれか1項記載の方法。
- アルコールはメタノールであり、アルキルメタクリレートはMMAであることを特徴とする、請求項1から12までのいずれか1項記載の方法。
- 純粋なアルキルメタクリレートを得るために、前記のそれぞれの流を反応器IIIへ導入する前に、部分流を後処理へ移すために取り出すか、または全体流を少なくとも一時的に反応器IIIの前で後処理に移すことを特徴とする、請求項1から13までのいずれか1項記載の方法。
- 単離されたメタクリル酸と単離されたアルキルメタクリレートとの合計における、単離されたメタクリル酸のモル割合が、0.02から1の間、好ましくは0.05から0.5の間、特に好ましくは0.1から0.3の間であるように行うことを特徴とする、請求項1から14までのいずれか1項記載の方法。
- アルキルメタクリレートおよびメタクリル酸を製造するための設備であって、少なくとも
a)メタクロレインを合成するための反応器I、
b)メタクロレインをアルコールおよび酸素の存在下に酸化的エステル化してアルキルメタクリレートにするための反応器II、
c)反応器IIからの反応器流出物を蒸留するため、酸による任意の処理のため、および任意でその後に引き続く、蒸留からのアルキルメタクリレート含有相の相分離のための蒸留塔、
d)アルキルメタクリレートおよび任意にメタクリル酸を含む組成物を、水の供給下に有機相と水相とに分離するための抽出装置I、
e)アルキルメタクリレートを部分的に加水分解してメタクリル酸にするための反応器III、
f)直接または間接的に抽出装置Iに通じる、反応器IIIからの配管、ならびに
g)アルキルメタクリレートをメタクリル酸と分離するための少なくとも1つの蒸留塔
を有する設備。
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