JP4084993B2 - Purification method of organic liquid - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機液体、特にはアルコール、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル(以下アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルを合わせて(メタ)アクリル酸エステルという)を含有する有機液体中の中和塩類などの不溶解成分を分離除去し、これらの有機液体を精製する方法に関するものであり、さらに具体的には、アルコール、(メタ)アクリル酸エステルの製造工程及びそれらの取り扱いになどに際して、アルコール、(メタ)アクリル酸エステル等を含有する液体から中和塩類などの不溶解成分を分離除去する工程が必要となるが、そのような工程において透過粒径が1〜10μmのフィルターを導入することにより、蒸留による分離精製工程での長期間安定操業を可能にする方法に関するものである。本発明は、(メタ)アクリル酸エステルを製造する化学業界などに広く利用される。
【0002】
【従来の技術】
従来、(メタ)アクリル酸エステルは重合性を有する化合物であることと、得られる重合体に優れた特性を付与することができるということで、種々の用途、例えば塗料、接着剤、粘着剤、合成樹脂、繊維などの原料として幅広く用いられている。(メタ)アクリル酸エステルの製造方法としては、酸触媒の存在下、(メタ)アクリル酸とアルコールとをエステル化反応させて製造する方法が一般に広く用いられている。更に、反応後の酸触媒及び未反応の(メタ)アクリル酸を、得られたエステル化反応液から除去する方法として、エステル化反応液をアルカリ水溶液で処理する方法(例えば、特許文献1、2参照。)が広く行われている。この方法で酸触媒及び未反応の(メタ)アクリル酸を除去するために、アクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルを含有する有機層と、水及び中和塩を含有する水層とを分離する際には、静置槽等の分離器による静置分離が行われることが一般的である。
【0003】
【特許文献1】
特開昭61−243046号公報
【特許文献2】
特開昭63−99037号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の静置槽による静置分離だけでは、有機液体であるエステル化反応液中に含まれている中和塩の一部やポリマーやスラッジなどの副生物が完全に除去されずに、有機層側に微量に含まれる。従って、更に未反応のアルコール及び副生物を除去して、高純度の(メタ)アクリル酸エステルを取得すべく蒸留を行うと、精留塔のトレイや充填物にポリマーやスラッジなどの異物が堆積して、精留塔が閉塞したり、加熱器内に異物が付着して機器内で閉塞を起こしたり、送液ポンプで異物がかみ込みポンプを損傷するといった問題点があった。
本発明は、このような従来の製造方法における問題点を克服するものであり、静置槽にて分離できなかった中和塩の一部やポリマーやスラッジなどの副生物を効率良く除去し、安定に(メタ)アクリル酸エステルを製造する方法を提供することを課題とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記問題点を解決するため、各種の検討を行った結果、有機液体、特に、アルコール又は(メタ)アクリル酸エステル又はこれらを含有する液体などの有機液体から中和塩やポリマーやスラッジなどの不溶解成分を除去する際に、ライン配管へ透過粒径が1〜10μmのフィルターを設置することで、有機液体中の不溶解成分の除去に極めて有効であることを見出して、本発明に到達した。
【0006】
即ち、本発明の要旨は、不溶解成分を含有する(メタ)アクリル酸エステルを含有する有機液体を、透過粒径が1〜10μmのフィルターを設置したライン配管を通過させること、及び前記フィルターを通過後の前記有機液体を蒸溜することを特徴とする(メタ)アクリル酸エステルを含有する有機液体の精製方法に関するものであり、特に該不溶解成分が中和塩やポリマーやスラッジである(メタ)アクリル酸エステルを含有する有機液体の精製方法に関するものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下本発明を添付図面と共に詳細に説明する。
図1は、(メタ)アクリル酸とアルコールを触媒の存在下にエステル化反応させて、(メタ)アクリル酸エステルを製造するプラントの説明図であり、1はエステル化反応器、2は触媒回収塔、3は洗浄塔、4は静置槽、5はアルコール回収塔そして6は軽沸点成分除去塔である。そして黒丸で示した箇所は本発明のフィルター設置場所を示す。
【0008】
図示の通り、不純物を除去後フィルターにかけられたアルコールと原料(メタ)アクリル酸は酸触媒と共にエステル化反応器に供給され、生成した(メタ)アクリル酸エステルを含有する反応液は2の触媒回収塔に導かれ、ここで未反応の(メタ)アクリル酸や残留酸触媒が抽出回収され、フィルターにより濾過され、次に洗浄塔に導かれ、ここで水及びアルカリ水溶液により洗浄、中和処理が施され、水層と分離された反応液はフィルターにかけられ、更に静置槽4において一部もれ込んだ水による洗浄及び中和処理により生じた水を静置し、分層、分離した後にフィルターに通され軽沸点成分除去塔へ導かれ、その後の製品塔の塔頂から(メタ)アクリル酸エステルが製品として得られる。
なお、上記の静置槽4は洗浄塔に十分な高さがある場合等、洗浄塔での分離が十分達成できる場合は、設置しなくてもよく、経済的にはその方が有利である。この静置槽を設けない場合は、洗浄塔から抜き出される反応液はフィルターにかけられた後、直接次工程の軽沸点成分除去塔へ送られる。
【0009】
以上のプラントにおける洗浄塔3はこれを水洗浄とアルカリ水溶液による中和処理を別個の塔でそれぞれ行ってもよく、またフィルターの設置は4箇所総てに設置しなくてもよく、静置槽4により一部もれ込んだ水を除去した後のライン配管に設置するのが効果的である。
本発明における有機液体としては、アルコール、(メタ)アクリル酸エステル又はこれらを含有する有機液体が挙げられ、(メタ)アクリル酸エステルの具体例としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸シクロへキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシルなどのアクリル酸のアルキルエステルもしくは、シクロアルキルエステル、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレートなどの多官能の(メタ)アクリレートなどが挙げられる。上記化合物中、特に好ましくはアクリル酸ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシルである。
【0010】
また、アルコールとしては、上記エステル原料となるアルコールを示すことが出来る。しかし、これらによって本発明のアルコール及び(メタ)アクリル酸エステルが限定されるものではない。
本発明は、アルコール、(メタ)アクリル酸エステルを含有する有機液体中から中和塩、ポリマー、スラッジなどの不溶解成分を除去し、これらの有機液体を精製するための方法に関するものであるが、それらの方法が必要とされる工業的工程としては、具体的には、(メタ)アクリル酸エステルを(メタ)アクリル酸およびアルコールから製造する際に、未反応の(メタ)アクリル酸や残留酸触媒を水を用いて回収後の工程、未反応の(メタ)アクリル酸や残留酸触媒とアルカリとの反応により生成した塩を除去後の工程、原料アルコール中の過酸化物などの不純物を酸洗や水洗により分離除去後の工程等が挙げられ、又、その他種々の工程においても利用される。特に好ましい工程は、未反応の(メタ)アクリル酸や残留酸触媒とアルカリとの反応により生成した塩を除去後の工程にフィルターを設置したほうがより好ましい。なお、上記の塩除去後の工程で静置槽を設けた場合は、該静置槽の後にフィルターを設置するのが、より好ましい。
【0011】
以上、(メタ)アクリル酸エステルの製造工程におけるアルコール、(メタ)アクリル酸エステルを含有する有機液体を対象とする方法について説明したが、本発明は(メタ)アクリル酸エステルの製造工程以外、例えば(メタ)アクリル酸エステルを取扱う方法において、あるいは(メタ)アクリル酸エステルを原料とする化学合成反応工程等において必要に応じて適用することができる。
本発明に用いられる透過粒径が1〜10μmのフィルターの種類は、供給液に対し化学的に安定であり、供給液を汚染することがなく且つ供給液から不溶解成分を除去できるものであれば特に制限はない。
【0012】
そのような、フィルターの材質としては、ガラス繊維、金属繊維、ポリエステル、フルオロカーボン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリスチレン、セルロース、セルロースアセテートなどの材料であればいずれも用いることが出来るが、強度、耐酸性、耐アルカリ性、低製造コスト等からポリプロピレンがより好ましい。
【0013】
フィルター通液時の温度は、90℃以下が好ましい。90℃以上ではフィルターでの除去が不十分となる。フィルター交換の管理は、フィルター通液前後の差圧(ΔP)が1kg/cm2以内で行うのが経済的に有利である。本発明に使用されるフィルターの透過粒径は1〜10μmであるが、好ましくは2〜5μmである。これより透過粒径が小さいと除去効果はあがるが、フィルター交換頻度が上昇し、差圧の上昇、並びに流量低下が起き、プロセス上ならびに経済上好ましくない。また、透過粒径が10μmを越えると不溶成分の除去効果が低下し、結果として長期の安定運転を達成できない。
【0014】
【実施例】
以下に、この発明の具体的な実施例を比較例と併せて示すが、この発明は、下記実施例に限定されない。
実施例1
アクリル酸とブタノールを硫酸触媒の存在下にエステル化反応して得たアクリル酸ブチル87重量%、ブタノール7重量%、水1重量%、その他不明成分5重量%を含む液を、温度79℃、12t/hrで、透過粒径3μmの熱溶着ポリプロピレンマイクロファイバーフィルターカートリッジを装着した配管を通液後、軽沸点成分分離塔へと送液した。軽沸点成分分離塔での差圧上昇が観測されるまで送液を連続した。フィルターの交換頻度は1回/7日で、軽沸点成分分離塔の連続運転日数は185日であった。
【0015】
実施例2
触媒としてp−トルエンスルホン酸を用いたこと以外は実施例1と同様に操作を行ったところ、軽沸点成分分離塔の連続運転日数は180日であった。
比較例1
フィルターを装着しなかった以外は、実施例1と同様に操作を行ったところ、送液40日で、軽沸点成分分離塔の塔内差圧が上昇したため、運転停止となった。
比較例2
フィルターの透過粒径を0.5μmとした以外は、実施例1と同様に操作を行ったところ、1回/1日の頻度でフィルターを交換しなければならず、また、軽沸点成分分離塔への送液量が安定しなかったために運転停止となった。
【0016】
比較例3
フィルターの透過粒径を15μmとした以外は、実施例1と同様に操作を行ったところ、送液60日で、軽沸点成分分離塔の塔内差圧が上昇したため、運転停止となった。
比較例4
フィルター通液時の温度を100℃とした以外は、実施例1と同様に操作を行ったところ、送液50日で、軽沸点成分分離塔の塔内差圧が上昇したため、運転停止となった。
【0017】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、アルコール、(メタ)アクリル酸エステルを含有する有機液体から、エステル化反応工程及び分離工程を経て副生した未精製の(メタ)アクリル酸エステル中に含まれる不溶解成分を効率よく分離除去するので、高純度の(メタ)アクリル酸エステルを長期間安定に製造することが可能となり、(メタ)アクリル酸エステルを製造するうえで非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施する(メタ)アクリル酸エステルの製造プラントの説明図である。
【符号の説明】
1 エステル化反応器
2 触媒回収塔
3 洗浄塔
4 静置槽
5 アルコール回収塔
6 軽沸点成分除去塔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to neutralized salts in organic liquids, especially organic liquids containing alcohol, acrylic acid esters, methacrylic acid esters (hereinafter referred to as (meth) acrylic acid esters by combining acrylic acid esters and methacrylic acid esters). The present invention relates to a method for separating and removing insoluble components and purifying these organic liquids, and more specifically, in the production process of alcohol, (meth) acrylic acid ester and handling thereof, ) A process for separating and removing insoluble components such as neutralized salts from a liquid containing acrylic acid ester or the like is required. In such a process, by introducing a filter having a permeation particle size of 1 to 10 μm, distillation is performed. The present invention relates to a method that enables stable operation for a long time in the separation and purification process. The present invention is widely used in the chemical industry for producing (meth) acrylic acid esters.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, (meth) acrylic acid ester is a compound having polymerizability and can give excellent properties to the resulting polymer, so that it can be used in various applications such as paints, adhesives, pressure-sensitive adhesives, Widely used as a raw material for synthetic resins and fibers. As a method for producing a (meth) acrylic acid ester, a method in which (meth) acrylic acid and an alcohol are produced by an esterification reaction in the presence of an acid catalyst is generally widely used. Furthermore, as a method for removing the acid catalyst after the reaction and unreacted (meth) acrylic acid from the obtained esterification reaction solution, a method of treating the esterification reaction solution with an alkaline aqueous solution (for example, Patent Documents 1 and 2). See.) Is widely practiced. In order to remove the acid catalyst and unreacted (meth) acrylic acid by this method, when separating the organic layer containing an acrylic ester or methacrylic ester and the aqueous layer containing water and a neutralized salt In general, stationary separation is performed by a separator such as a stationary tank.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 61-243046 [Patent Document 2]
JP 63-99037 A [0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, only by the standing separation by the conventional stationary tank, some by-products such as the neutralized salt and polymer and sludge contained in the esterification reaction liquid which is an organic liquid are not completely removed. It is contained in a trace amount on the organic layer side. Therefore, when unreacted alcohol and by-products are further removed and distillation is performed to obtain high-purity (meth) acrylic acid ester, foreign substances such as polymer and sludge accumulate on the tray and packing of the rectifying column. As a result, the rectification column is clogged, foreign matter adheres to the heater and clogs are caused in the apparatus, or the liquid pump pumps in the foreign matter and damages the pump.
The present invention overcomes such problems in the conventional production method, and efficiently removes some of the neutralized salts that could not be separated in the stationary tank and by-products such as polymer and sludge, It is an object of the present invention to provide a method for stably producing a (meth) acrylic acid ester.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
As a result of various studies to solve the above problems, the present inventors have found that neutral salts and organic liquids such as alcohols or (meth) acrylic acid esters or liquids containing these are used. When removing insoluble components such as polymers and sludge, it was found that by installing a filter with a permeation particle size of 1-10 μm in the line piping, it is extremely effective in removing insoluble components in organic liquids. The present invention has been reached.
[0006]
That is, the gist of the present invention is to pass an organic liquid containing a (meth) acrylic acid ester containing an insoluble component through a line pipe provided with a filter having a transmission particle diameter of 1 to 10 μm , and the filter. The present invention relates to a method for purifying an organic liquid containing a (meth) acrylic acid ester , characterized by distilling the organic liquid after passing , and in particular, the insoluble component is a neutralized salt, polymer or sludge (meta ) The present invention relates to a method for purifying an organic liquid containing an acrylate ester.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is an explanatory diagram of a plant for producing (meth) acrylic acid ester by esterifying (meth) acrylic acid and alcohol in the presence of a catalyst. 1 is an esterification reactor, 2 is catalyst recovery A tower, 3 is a washing tower, 4 is a stationary tank, 5 is an alcohol recovery tower, and 6 is a light boiling point component removing tower. And the part shown with the black circle shows the filter installation place of this invention.
[0008]
As shown in the figure, the alcohol and raw material (meth) acrylic acid filtered after removing impurities are supplied to the esterification reactor together with the acid catalyst, and the reaction solution containing the produced (meth) acrylic acid ester is recovered in 2 catalysts. The unreacted (meth) acrylic acid and residual acid catalyst are extracted and recovered here, filtered through a filter, and then led to a washing tower where it is washed with water and an aqueous alkali solution to be neutralized. The reaction liquid applied and separated from the aqueous layer is filtered, and the water generated by the washing and neutralization treatment with water partially leaked in the stationary tank 4 is allowed to stand, and after separation and separation The product is passed through a filter and led to a light boiling point component removal tower, and a (meth) acrylic acid ester is obtained as a product from the top of the subsequent product tower.
In addition, when the above-mentioned stationary tank 4 can sufficiently achieve separation in the washing tower, such as when the washing tower has a sufficient height, it is not necessary to install it, and this is more economical. . When this stationary tank is not provided, the reaction liquid extracted from the washing tower is filtered and then directly sent to the light boiling point component removal tower in the next step.
[0009]
The
Examples of the organic liquid in the present invention include alcohols, (meth) acrylic acid esters or organic liquids containing these. Specific examples of (meth) acrylic acid esters include methyl (meth) acrylate and (meth) acrylic. Alkyl esters or cycloalkyl esters of acrylic acid such as ethyl acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, ethylene glycol di Polyfunctional (meth) acrylates such as (meth) acrylate and glycerin tri (meth) acrylate are exemplified. Of these compounds, butyl acrylate and 2-ethylhexyl acrylate are particularly preferable.
[0010]
Moreover, as alcohol, the alcohol used as the said ester raw material can be shown. However, these do not limit the alcohol and (meth) acrylic acid ester of the present invention.
The present invention relates to a method for removing insoluble components such as neutralized salts, polymers and sludge from organic liquids containing alcohol and (meth) acrylic acid esters, and purifying these organic liquids. As an industrial process in which those methods are required, specifically, when producing (meth) acrylic acid ester from (meth) acrylic acid and alcohol, unreacted (meth) acrylic acid and residual Processes after recovering acid catalyst with water, processes after removing unreacted (meth) acrylic acid or residual acid catalyst and salt generated by reaction with alkali, impurities such as peroxide in raw alcohol Examples include a step after separation and removal by pickling or washing with water, and other various steps. It is more preferable that a particularly preferable step is to install a filter in the step after removing unreacted (meth) acrylic acid or a salt generated by the reaction between the residual acid catalyst and an alkali. In addition, when providing a stationary tank in the process after said salt removal, it is more preferable to install a filter after this stationary tank.
[0011]
As mentioned above, although the method for the organic liquid containing the alcohol in the manufacturing process of (meth) acrylic acid ester and (meth) acrylic acid ester was demonstrated, this invention is other than the manufacturing process of (meth) acrylic acid ester, for example, It can be applied as necessary in a method of handling a (meth) acrylic acid ester or in a chemical synthesis reaction step using a (meth) acrylic acid ester as a raw material.
The type of the filter having a permeation particle size of 1 to 10 μm used in the present invention is chemically stable with respect to the supply liquid, does not contaminate the supply liquid, and can remove insoluble components from the supply liquid. There are no particular restrictions.
[0012]
As such a filter material, any material such as glass fiber, metal fiber, polyester, fluorocarbon, polyethylene, polypropylene, polyamide, polystyrene, cellulose, cellulose acetate can be used. Polypropylene is more preferable because of alkali resistance, low production cost, and the like.
[0013]
The temperature at the time of passing through the filter is preferably 90 ° C. or less. Above 90 ° C., removal with a filter becomes insufficient. It is economically advantageous to manage the exchange of the filter when the differential pressure (ΔP) before and after passing through the filter is within 1 kg / cm 2 . The transmission particle size of the filter used in the present invention is 1 to 10 μm, preferably 2 to 5 μm. If the permeation particle size is smaller than this, the removal effect is improved, but the filter replacement frequency is increased, the differential pressure is increased, and the flow rate is decreased. On the other hand, when the permeation particle diameter exceeds 10 μm, the effect of removing insoluble components decreases, and as a result, long-term stable operation cannot be achieved.
[0014]
【Example】
Specific examples of the present invention are shown below together with comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.
Example 1
A liquid containing 87% by weight of butyl acrylate, 7% by weight of butanol, 1% by weight of water, and 5% by weight of other unknown components obtained by esterifying acrylic acid and butanol in the presence of a sulfuric acid catalyst was heated to 79 ° C. The liquid was passed through a pipe equipped with a heat-welded polypropylene microfiber filter cartridge having a permeation particle diameter of 3 μm at 12 t / hr, and then sent to a light boiling point component separation tower. The liquid feeding was continued until an increase in differential pressure was observed in the light boiling point separation column. The frequency of replacement of the filter was 1/7 days, and the continuous operation day of the light boiling point component separation tower was 185 days.
[0015]
Example 2
The operation was performed in the same manner as in Example 1 except that p-toluenesulfonic acid was used as a catalyst. As a result, the continuous operation days of the light boiling point component separation tower were 180 days.
Comparative Example 1
The operation was performed in the same manner as in Example 1 except that the filter was not attached, and the operation was stopped because the pressure difference in the light-boiling component separation column increased in 40 days after liquid feeding.
Comparative Example 2
Except that the permeation particle size of the filter was changed to 0.5 μm, the same operation as in Example 1 was carried out. As a result, the filter had to be replaced once / day, and the light-boiling component separation tower The operation was stopped because the amount of liquid delivered to was not stable.
[0016]
Comparative Example 3
The operation was performed in the same manner as in Example 1 except that the permeation particle size of the filter was set to 15 μm, and the operation was stopped because the pressure difference in the light boiling point component separation column increased in 60 days after liquid feeding.
Comparative Example 4
Except that the temperature at the time of passing through the filter was set to 100 ° C., the same operation as in Example 1 was carried out. It was.
[0017]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, from an organic liquid containing alcohol and (meth) acrylic acid ester, into an unpurified (meth) acrylic acid ester by-produced through an esterification reaction step and a separation step. Efficient separation and removal of contained insoluble components makes it possible to stably produce high-purity (meth) acrylic acid esters for a long period of time, which is very useful for producing (meth) acrylic acid esters. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a (meth) acrylic ester production plant for carrying out the present invention.
[Explanation of symbols]
1
Claims (6)
ーを交換する請求項1〜5のいずれかに記載の(メタ)アクリル酸エステルを含有する有機液体の精製方法。The method for purifying an organic liquid containing a (meth) acrylic acid ester according to any one of claims 1 to 5 , wherein the filter is exchanged within a differential pressure (ΔP) before and after passing through the filter within 1 kg / cm 2 .
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