JP4555473B2 - (メタ)アクリル酸および(メタ)アクリル酸エステルの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は粗製(メタ)アクリル酸から純粋な(メタ)アクリル酸を製造するにあたり、水の含有率が低く、かつ(メタ)アクリル酸の他に実質的に酢酸あるいはアルデヒドを含有する粗製(メタ)アクリル酸をアルデヒドの除去が可能な化合物で処理し、このようにして得られたアルデヒド不含の粗製(メタ)アクリル酸の厳密でない蒸留(imprecise distillation)を実施し、実質的に酢酸不含である底部生成物として得られる(メタ)アクリル酸を他の高沸点物から分離して純粋な(メタ)アクリル酸を得る方法に関する。有利には厳密でない蒸留で得られ、かつ主に(メタ)アクリル酸および酢酸からなる低沸点画分をアルカノールを使用してエステル化して(メタ)アクリレートを得る。
【0002】
本発明により使用される用語“粗製(メタ)アクリル酸”とは、C3および/またはC4前駆物質の接触気相酸化、高沸点溶剤中での吸着、低沸点物の脱着ならびに溶剤からの蒸留による分離によって製造され、かつ少なくとも90質量%の(メタ)アクリル酸を含有し、かつ実質的に水不含である(メタ)アクリル酸を含有する混合物を意味する。
【0003】
“純粋な(メタ)アクリル酸”とは、少なくとも99.7質量%の純度を有するアルデヒド不含の(メタ)アクリル酸を意味し、これは高分子量の付加ポリマーの製造のために適当である。
【0004】
本明細書で使用される用語(メタ)アクリル酸または(メタ)アクリレートは、アクリル酸およびメタクリル酸または、それぞれそのエステルを意味する。
【0005】
その高度に反応性の二重結合およびその酸官能のため、(メタ)アクリル酸は付加ポリマーを製造するための有用なモノマー(例えば接着剤として適当なポリマー水性分散液)を形成する。
【0006】
アクリル酸を得るための1つの方法は、酸素または酸素含有ガスを使用する、触媒の存在下に、高められた温度でプロピレンおよび/またはアクロレインを、有利には反応物をその高い反応熱のため不活性ガスおよび/または蒸気で希釈して気相酸化することによる。
【0007】
前記反応で使用される触媒は、例えばモリブデン、クロム、バナジウムまたはテルルの酸化物をベースとする酸化物型の多成分系である。
【0008】
しかしながら前記方法は、純粋なアクリル酸でなく、むしろアクリル酸の他に第二成分(実質的に未反応のアクロレインおよび/またはプロピレン、蒸気、炭素の酸化物、窒素、酸素、酢酸、ホルムアルデヒド、ベンズアルデヒド、フルフラールおよび無水マレイン酸)を含有する気体混合物を生成し、ここからアクリル酸を引き続いて分離せねばならない。
【0009】
メタクリル酸は相応のC4化合物から出発して類似に製造できる。
【0010】
前記のように汚染されている(メタ)アクリル酸(粗製(メタ)アクリル酸)は更に、例えば高分子量ポリマーの製造のために直接使用できないが、それよりも面倒な精製法を実施せねばならない。一般に、少なくとも約99.7%の必要な純度(純粋な(メタ)アクリル酸)を得るために複数の蒸留工程を必要とする(Kirk-Othmer, Encycl. of Techn. Chem., 4th Ed., pp. 299-300)。
【0011】
(メタ)アクリル酸の重合挙動に悪影響を与えるアルデヒドは、一般に第一級アミン、ヒドラジンもしくはアミノグアニジンでの処理ならびに引き続いての蒸留によって除去される。前記の場合に、アルデヒドを除去可能な化合物は蒸留の前に添加される。
【0012】
沸点における小さな差異および熱暴露下での(メタ)アクリル酸の高い重合の傾向のため、(メタ)アクリル酸からの酢酸の蒸留による分離は、高い水準の技術的努力および収率の損失を伴う極めて困難な精製工程から構成される。
【0013】
DE−A1950750号(第2欄、31〜53行目)によれば、少なくとも55個のトレイおよび還流比15を有する蒸留塔が、酢酸からアクリル酸をある程度分離するために必要である。
【0014】
前記の問題を解決するために、最近では種々の提案がなされている:
例えば実質的にアクリル酸、酢酸、アルデヒドおよび水からなるプロピレンの酸化からの反応混合物からアクリル酸を、酢酸と水とを共留剤(使用される共留剤は、例えばエステル、アルコール、ケトン、芳香族炭化水素、アルカンまたはそれらの混合物)を使用して留去する共沸蒸留によって分離する(DE−A1950750号、GB−B1120284号およびEP−A0551111号参照)。
【0015】
JA71−06886号は、ホルムアミドおよび/またはアセトアミドによる抽出蒸留によって問題を解決することを提案している。
【0016】
前記の方法は技術的に複雑である。更に、これらの文書によれば前記の方法で得られる主に酢酸、アクリル酸、アルデヒド、水あるいは溶剤からなる低沸点画分は一般に廃棄される。
【0017】
EP−A0727408号は、酢酸アルキルを製造するための純粋なアクリル酸の蒸留による回収において得られる低沸点画分の使用を提案している。このための前提条件は、大きな問題および高い水準の技術的努力を伴い、かつエステルの面倒な精製を必要とするアクリル酸からの酢酸の極めて厳密な分離である。そこに記載される方法は、従って比較的非経済的である。
【0018】
DE−A2164767号は、低沸点画分中に10〜70%のアクリル酸含有率を達成する蒸留による分離を提案している。このように、すなわち慣用の重合問題は大きく回避される。酢酸とアクリル酸の混合物を水性の粗製アクリル酸の後処理工程に通す。該方法は、独立した粗製アクリル酸製造工程またはアクリル酸水溶液の後処理装置が存在する場合にのみ実施されるが、これは殆どないケースである。
【0019】
(メタ)アクリル酸の1種以上のアルカノールによる酸触媒によるエステル化によって(メタ)アクリレートを製造することは、先行技術から公知である。かかるエステル化反応の内で、一般にこれらが平衡反応であり、従って反応平衡における水の存在が経済的な変換速度を妨げることが知られている。従って、使用される(メタ)アクリル酸は一般に実質的に水不含であり、かつエステル化において生成する水は共留剤の使用もしくは不使用での蒸留によって除去される。
【0020】
冒頭で既に記載したように、相応のC3/C4前駆物質から出発する酸化によって(メタ)アクリル酸を製造することによって、かなりの量の酢酸(約0.5〜1.0質量%)が生成する。沸点における小さな差異および熱暴露下での(メタ)アクリル酸の高い重合の傾向のため、前記の副生成物の蒸留による分離は困難であり、かつ高価である(US3844903号、DE−A2164767号)。
【0021】
酢酸を含有する(メタ)アクリル酸をアルカノールを使用してエステル化する場合、酢酸もエステル化され、かつ酢酸エステルの形成によって更なる分離努力を必要とし、かつアルカノールの損失を伴う。本明細書で言及すべき別の点は、エステル化混合物からの酢酸エステルの蒸留による分離、特に未反応アルカノールからの分離は、二成分共沸混合物の形成によって妨害される。ブタノールの場合、ブタノール/酢酸ブチル共沸混合物は115.8℃(57%ブタノール)で共沸し、その際ブタノールは117.4℃、かつ酢酸ブチルは125.6℃で沸騰する。
【0022】
酢酸エステルは比較的沸点が高く、かつ重合できないので、一般に高純度の(メタ)アクリル酸エステル(すなわちできる限り酢酸エステルを含有しない、いわゆる実質的に不含)に関するポリマーを製造する場合に必要とされる。例えば被覆分散液または接着剤中に残留する酢酸エステルは事実、なかんずくひどい臭気の有害物の元となる。酢酸エステルの面倒な除去(脱臭)が必要とされる。
【0023】
前記の文章から分かるように、(メタ)アクリル酸製造における根本的な問題は、アルコールの過剰消費の問題であり、これは経済的かつ環境的に不利である。
【0024】
前記の先行技術の見解において、本発明の課題は、工業的に容易に実施でき、かつ純粋な(メタ)アクリル酸の製造において得られる価値のある他の生成物を有利には所望により同様に使用できる、純粋な(メタ)アクリル酸の製造方法を提供することである。
【0025】
前記課題は、粗製(メタ)アクリル酸から出発して純粋な(メタ)アクリル酸を製造するにあたり、以下の:
A: アルデヒドを除去できる少なくとも1種の化合物で粗製(メタ)アクリル酸を処理して、アルデヒド不含の粗製(メタ)アクリル酸を得る工程、
B: アルデヒド不含の粗製(メタ)アクリル酸の厳密でない蒸留を実施して、(メタ)アクリル酸および酢酸を含有する低沸点画分ならびに(メタ)アクリル酸および高沸点物を含有する高沸点画分を得る工程、
C: 高沸点画分から純粋な(メタ)アクリル酸を単離する工程
を特徴とする方法によって解決されることが判明した。
【0026】
本発明は、特に前記のような、工程Bで得られる(メタ)アクリル酸および酢酸を含有する低沸点画分に工程D:
D: 工程Bで得られる(メタ)アクリル酸および酢酸を含有する低沸点画分を、1種以上のアルカノールを使用してエステル化して、1種以上の(メタ)アクリレート、1種以上の酢酸エステルおよび1種以上のアルカノールを含有するエステル化混合物を得る工程
によるエステル化を実施する方法を提供している。
【0027】
該方法において、詳細な手順は以下の通りである:
(メタ)アクリル酸の他に約0.2〜約10質量%の酢酸、約0.05〜1質量%のアルデヒドおよび約0.05〜5質量%の水を含有する、本明細書の導入部に記載したような気相酸化および引き続いての後処理によって得られる粗製(メタ)アクリル酸を、まずアルデヒドを除去可能な化合物で全て処理して、アルデヒド不含または実質的にアルデヒド不含の粗製(メタ)アクリル酸を得る。アルデヒド不含の粗製(メタ)アクリル酸のアルデヒド含有率は10ppm未満、有利には5ppm未満である。
【0028】
この目的のために、粗製(メタ)アクリル酸に一般に約20〜約40℃で、アルデヒドを除去可能な化合物、有利にはアミノ官能性化合物での処理を実施する。特定の挙げられる化合物は、炭酸水素アミノグアニジン、ヒドラジン、アジピン酸ジヒドラジドおよびこれらの2種以上の混合物である。
【0029】
前記の処理は一般に2〜20時間持続させる。
【0030】
引き続き、アルデヒド不含の粗製(メタ)アクリル酸に、粗製(メタ)アクリル酸中になおも存在する酢酸の除去が第一の目的である厳密でない蒸留を実施する。前記の厳密でない蒸留にわたり、一般に少なくとも70質量%の(メタ)アクリル酸を含有する低沸点画分が得られる。
【0031】
本発明により使用されるような用語“厳密でない蒸留”とは、2種以上の成分を含有する混合物を、唯一の生成物が高純度で得られる第一の成分(この場合(メタ)アクリル酸)であり、かつ他の成分が第一の成分と混合物の任意の他の成分との混合物(この場合酢酸および(メタ)アクリル酸)として得られるような条件下で蒸留する蒸留のことである。
【0032】
厳密でない蒸留は当業者に公知の蒸留装置中で実施する。一般に、20〜50個のトレイ、有利にはバブルキャップ、シーブ(sieve)およびデュアル−フロートレイ(dual-flow tray)を有する塔または相応する充填塔が使用される。蒸留の間の底部の(液相)温度は、一般に約50〜約130℃、有利には約60〜約100℃であり、その際、運転は約20〜約200ミリバールの塔頂圧力ならびに約1〜約10の還流比で実施される。
【0033】
約60〜約100℃の温度、約20〜約200ミリバールの塔頂圧力ならびに1〜10の還流比でデュアルフロートレイを有する塔を使用する運転が有利である。
【0034】
塔は、還流に重合抑制剤を添加することによって安定化され、フェノチアジン、フェノール性化合物、N−O化合物、銅塩、スルホン酸塩、またはこれらの2種以上の混合物、およびフェノチアジンもしくはヒドロキノン、フェノチアジンおよびヒドロキノンの混合物、ヒドロキノンモノメチルエーテル、p−ニトロソフェノール、ニトロソジエチルアニリンまたはテトラメチル−ピペリジン−1−オキシルの添加は、DE−A1618141号に記載のように有利である。
【0035】
より有利には、塔は、重合抑制剤としてフェノチアジンのスルホン酸塩を使用することによって安定化する。これらの混合物は簡単な方法でフェノチアジンと相応のスルホン酸とをEP−A0775686号に従って反応させることによって得られる。チオジフェニルアンモニウムアルキルベンゼンスルホネート、特にC6〜C20−アルキル基を有するものも有利である。
【0036】
従ってまた、本発明は(メタ)アクリル酸のための重合抑制剤としてフェノチアジンのスルホン酸塩を使用することを提供している。
【0037】
同様に使用される蒸発器または凝縮器は当業者に公知の装置であり、その際ロバート蒸発器または急冷凝縮器(quench condenser)の使用が有利であり、これは約20〜約40℃で運転する。
【0038】
工程Bにおいては、(メタ)アクリル酸および酢酸を含有する既に取り上げた低沸点画分だけでなく、(メタ)アクリル酸および高沸点溶剤を含有する高沸点画分が生成する。底部生成物として得られるこの画分に、純粋な(メタ)アクリル酸が当業者に公知の方法で蒸留によって得られる分離工程を実施する。
【0039】
この工程での(メタ)アクリル酸の蒸留による分離において、純粋な(メタ)アクリル酸が頂部生成物として得られる。この工程においては、優れた分離の努力がいらないので、(メタ)アクリル酸を有利には容易に“トッピング”することができる。
【0040】
“トッピング(topping)”は、本発明によれば生成物が頂部から直接蒸気形で排出され、引き続き還流とは全く接触せずに凝縮される蒸留を意味する。該手順に使用される塔は効果的な分離を提供する内部構造物を有さない。
【0041】
前記の“トッピング”運転は、飛沫よけを経由して実施し、その際、底部温度は約50〜約120℃、有利には約60〜100℃であり、かつ圧力は使用される底部温度に従って調節される。
【0042】
純粋な(メタ)アクリル酸は、約20〜約30℃の急冷で凝縮される。
【0043】
有利には飛沫よけは150〜200ppmの安定化剤、例えばヒドロキノンモノメチルエーテルで安定化された純粋な(メタ)アクリル酸で負荷される。
【0044】
得られる純粋な(メタ)アクリル酸の純度は、約99.7〜約99.9%であり、酢酸含有率は約100〜800ppmであり、かつフルフラール含有率は1ppm未満である。
【0045】
主に(メタ)アクリル酸および酢酸を含有する工程Bで得られる低沸点画分はアルデヒド不含または実質的にアルデヒド不含であり、かつ約70質量%、有利には約80〜約95質量%の(メタ)アクリル酸、約3〜約15質量%の酢酸および約0.5〜約10質量%の水からなる。本発明の方法の1つの有利な態様において、低沸点画分は通常1種以上のアルカノールを使用して、例えばDE−A19547485号に記載される先行技術およびそこで引用される先行技術によってエステル化でき、その際DE−A19547485号は本明細書の内容に全体が引用されることによって記載されたものとする。
【0046】
前記の場合、工程(B)で得られる低沸点画分はC1〜C12−アルカノール、有利にはC1〜C10−アルカノール、特にC4〜C8−アルカノールを使用して直接エステル化され、その際、厳密なエステル化の条件は使用するアルカノールに依存する。
【0047】
有利なアルカノールは:
メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−プロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、オクタノールおよび2−エチルヘキサノール、有利にはn−ブタノール、イソブタノールおよび2−エチルヘキサノールである。
【0048】
エステル化を実施できる典型的な条件は以下の通りである:
アルカノール/(メタ)アクリル酸の比:
1:0.7〜1.2(モル)
触媒:
硫酸もしくはスルホン酸、例えばp−トルエンスルホン酸
触媒の量:
その都度の出発材料に対して約0.1〜10質量%、有利には約0.5〜5質量%
安定化剤:
フェノチアジン、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、フェニレンジアミンおよび、所望であれば空気
安定化剤の量:
その都度の(メタ)アクリル酸に対して約100〜約50000ppm、有利には約500〜約2000ppm
反応温度:
約80〜160℃、有利には約90〜130℃
反応中の圧力:
0.5〜1.5バール、有利には大気圧
反応時間:
約1〜約10時間、有利には約1〜6時間
所望であれば、例えばシクロヘキサンもしくはトルエンのような共留剤を、エステル化中に生成する水の除去のために使用してもよい。
【0049】
エステル化自体は大気圧、超大気圧または大気圧下で、かつ連続的にかまたはバッチ式に実施されてもよく、方法全体を含む連続的様式、すなわち本明細書に記載されるような工程AからFの連続的実施が有利である。
【0050】
本発明によれば、工程Bで得られる低沸点画分をエステル化するので、所望の(メタ)アクリレートだけでなく、相応の酢酸エステルも含有するエステル化混合物が得られる。更に、エステル化混合物は1種以上のアルカノールを含有している。
【0051】
(メタ)アクリレートは慣用の方法で単離される。本明細書においては一般にまず触媒および未反応の(メタ)アクリル酸を洗浄によって除去し、次いでエステル化混合物を、有利には蒸留によって分離する。
【0052】
この分離によって、一方で1種以上の(メタ)アクリレート(液相中)ならびに、他方で酢酸エステルおよび1種以上のアルカノール(工程E)を含有する分離混合物が生成される。この分離混合物を、有利には更なる工程Fにおいて加水分解して、1種以上のアルカノールおよび酢酸塩を含有する加水分解混合物を得る。また該加水分解混合物からアルカノールを引き続き分離してもよい。
【0053】
手順は本願では詳細には、有利に以下の通りである:
得られるエステル化混合物を、有利にはアルカリ金属水酸化物の水溶液、有利には約1〜約10質量%濃度の水酸化ナトリウム溶液および水で洗浄して酸(触媒および未反応のカルボン酸)を除去する。慣用の蒸留装置中で、就中酢酸エステルおよび未反応のアルカノールを含有する低沸点画分ならびに主要量の(メタ)アクリレートを含有する底部混合物を、実質的に酸不含のエステル化混合物から得る。
【0054】
一般にこれは、約40〜約60個のトレイ、有利にはバブルキャップ、シーブもしくはデュアルフロートレイを有する蒸留塔または相応の充填塔を使用して実施される。
【0055】
前記の場合に、使用されるアルカノールに依存する底部温度は、約50〜約150℃であり、その際圧力は相応して確立される。一般に還流比は約3〜約10である。塔は、還流により抑制剤、有利にはフェノチアジン、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、フェニレンジアミン、ニトロソ化合物またはこれらの混合物を約50〜約500ppm添加することによって安定化される。
【0056】
この場合に除去される低沸点画分の量はエステル化混合物中の酢酸エステルの濃度に極めて依存し、かつ一般にフィードの約5〜約30%である。
【0057】
前記のような得られる低沸点画分は主に、アルカノール(約10〜約50質量%)、酢酸エステル(約10〜約80質量%)および(メタ)アクリレート(約1〜30質量%からなり、これを沸点温度で5〜40質量%濃度のアルカリ金属水酸化物溶液を使用して約1〜約10時間加水分解する。
【0058】
本明細書では、低沸点画分は、所望であれば更なる蒸留工程において主にアルカノールおよび酢酸エステルからなる頂部生成物中に分離し、次いで加水分解し、かつ底部生成物は実質的に(メタ)アクリレートを含有する。
【0059】
得られた(メタ)アクリレートを、有利にはエステル化混合物の蒸留による後処理が提供される。
【0060】
アルカリ金属水酸化物溶液での反応(加水分解)は、連続的またはバッチ式に、大気圧、超大気圧もしくは大気圧以下で実施してよい。有利には撹拌反応器もしくは管型反応器を使用して実施する。
【0061】
得られる加水分解混合物からのアルカノールの分離はアルカノールの性質;すなわち水溶性に依存している。水不溶性のアルカノールは第2の相を形成し、容易に分離することができる。水溶性アルカノールは、例えば蒸留または空気または蒸気でのストリッピングによって分離される。有利には得られたアルカノールをまたエステル化に供給する。蒸留による分離もしくはストリッピングは、例えば塔を装備する加熱可能な撹拌反応器中で実施できる。エネルギーは通常のように供給できる(ジャケット加熱、コイル加熱、循環加熱等)。
【0062】
ストリッピング塔中でのアルカノールのストリッピングは通常のように実施できる。例えば、熱い(約40〜約80℃)加水分解溶液を塔頂で供給し、かつ空気(約1〜約20m3/m3)または蒸気(約0.1〜約10t/m3)を使用して向流でストリッピングできる。アルカノールを慣用の凝縮器、例えば管束熱交換器または板形熱交換器を使用してストリッピングガスから凝縮させることができる。
【0063】
次いでそのアルカノールを工程Dのエステル化に再度供給してもよい。
【0064】
本発明の方法は以下の利点を有している:
1. 得られた(メタ)アクリル酸は極めて純粋、すなわちアルデヒド不含または実質的に不含であり、かつ実質的に酢酸不含である。
【0065】
2. 酢酸の蒸留による分離は重合の問題無しに実施される。アミノ官能性化合物の添加が(メタ)アクリル酸の安定性を大幅に低減することが知られているので意想外である。
【0066】
3. (メタ)アクリル酸および酢酸の蒸留による分離において低沸点画分として得られる(メタ)アクリル酸および酢酸の混合物は経済的に理想的に使用できる。
【0067】
4. 酢酸を含有する画分から得られる(メタ)アクリレートは既にアルデヒド不含であり、従って更に精製する必要はない。
【0068】
5. 本明細書で定義される分離混合物の加水分解は、酢酸エステルで結合したアルカノールの回収を可能にする。経済的理由のために必要であるが、二成分共沸混合物の形成のため困難である酢酸からのアルカノールの分離は結果として省略できる。
【0069】
本発明を実施例に応じて説明する。
【0070】
実施例
保圧容器中で、DE−A4308087号によるプロペン酸化によって製造され、かつアクリル酸の他に、実質的に0.1質量%のジアクリル酸、0.2質量%の酢酸、0.04質量%のプロピオン酸、0.05質量%のマレイン酸、0.06質量%のフルフラール、0.01質量%のベンズアルデヒド、0.08質量%の水および500ppmのフェノチアジンを有する粗製アクリル酸を炭酸水素アミノグアニジン0.2質量%と混合し、23℃で6時間ポンプ導入で循環させることによって混合した。
【0071】
得られた混合物を25個のトレイを有するデュアルフロー塔、ロバート蒸発器および急冷凝縮器からなる蒸留装置に供給した。フィード(11m3/h)をトレイ22で添加し、底部温度は87℃であり、かつ塔頂温度は60ミリバールで68℃であった。急冷凝縮器は30℃で400m3/hの循環流で運転した。
【0072】
塔を、フェノチアジン(600ppm)とドデシルベンゼンスルホン酸(1000ppm)との急冷液体中での反応によって製造したチオジフェニルアンモニウム ドデシルベンゼンスルホネートで安定化し、その際前記急冷液体を還流として最上段のカラムトレイに適用した(2m3/h)。急冷液体を300ppmのフェノチアジンで安定化し、かつこれはアクリル酸の他に実質的に1.9質量%の酢酸および2.1質量%の水を含有していた。1m3/hを除去した。
【0073】
蒸留塔は30日間問題なく運転した。
【0074】
主にアクリル酸からなる底部液体を、塔が飛沫よけだけを装備しており、同様に急冷凝縮器(400m3/h循環流、T=22℃)を有する第2の蒸留装置のロバート蒸発器に導通させた。該急冷液体をヒドロキノンモノメチルエーテル200ppmで安定化した。
【0075】
底部温度は73℃であり、塔頂温度は60ミリバールで73℃である。凝縮物(9.3m3/h)は実質的に以下の組成を有していた:
99.8質量%のアクリル酸
0.04質量%の酢酸
0.04質量%のプロピオン酸および
0.03質量%の水。
【0076】
アルデヒドはもはやガスクロマトグラフィーによって検出できなかった。
【0077】
それぞれが容量1lを有し、かつ塔、凝縮器および相分離容器を備えた3つの撹拌反応器からなる撹拌容器のカスケードを1時間あたり、実質的に95.9質量%のアクリル酸、1.9質量%の酢酸および2.1質量%の水からなる急冷からの排出物500gならびにブタノール550g、0.1質量%のフェノチアジンおよび15gの硫酸で充填した。
【0078】
撹拌反応器中の反応温度は103℃、117℃および122℃のそれぞれであり、かつ圧力は700ミリバールであった。
【0079】
塔頂で、水、ブタノール、酢酸ブチルおよびアクリル酸ブチルの混合物が得られ、これを水相と有機相とに分配し、300ppmのフェノチアジンの添加後に有機相を還流として塔に供給した。
【0080】
反応器の排出物(930g/h)を30℃に冷却し、未反応のアクリル酸および触媒を5%濃度の水酸化ナトリウム溶液で中和し、水で洗浄を実施し、その後に混合物を60個のシーブトレイを有する塔中で蒸留した。
【0081】
塔のフィードは5番目のトレイで実施され、底部の温度は109℃であり、塔頂温度は160ミリバールで86℃であった。塔頂部で、910g/hの蒸留物が得られ、これを有機相と水相とに分配する。300ppmのフェノチアジンの添加後に、806g/hの有機相を還流として塔の最上段のトレイに再度適用し、92g/hを除去した。
【0082】
蒸留物の有機相は、実質的に20質量%の酢酸ブチル、36.6質量%のブタノールおよび38.0質量%のアクリル酸ブチルを含有していた。
【0083】
他のシーブトレイ塔(30トレイ)において、塔の底部から流出された生成物からのアクリル酸ブチルを塔頂生成物として単離した(738g/h)。底部温度は108℃であり、塔頂温度は100ミリバールで80℃であり、還流比は0.6であった。
【0084】
回収されたアクリル酸ブチルは99.8質量%の純度を有しており、これは酢酸ブチル130ppmを含有しており、かつアルデヒド不含であった。
【0085】
蒸留物の有機相1000gの混合物を還流下に2時間、30%濃度の水酸化ナトリウム溶液(2000g)と一緒に撹拌反応器中で加熱した。加水分解反応が完了した後に、形成したブタノールを反応器から蒸留によって塔(10個のバブルキャップトレイ)を介して大気圧以下(500ミリバール)で分離した。凝縮物を水相と有機相(706g)に分離した。有機相は約84質量%のブタノールを含有しており、これを新たなブタノールと混合し、エステル化に再び直接導通し戻すことができる。
【0086】
前記のようにブタノールの理論的量の79%を回収することができた。
Claims (8)
- 少なくとも90質量%の(メタ)アクリル酸を含有し、かつ(メタ)アクリル酸の他に0.2〜10質量%の酢酸、0.05〜1質量%のアルデヒドおよび0.05〜5質量%の水を含有する粗製(メタ)アクリル酸から出発して純粋な(メタ)アクリル酸を製造するための方法において、
A: 粗製(メタ)アクリル酸を、アルデヒドの除去が可能な少なくとも1種の化合物で処理して、アルデヒド不含の粗製(メタ)アクリル酸を得る工程;
B: アルデヒド不含の粗製(メタ)アクリル酸の厳密でない蒸留を実施して、(メタ)アクリル酸および酢酸を含有する少なくとも80質量%の(メタ)アクリル酸を有する低沸点画分ならびに(メタ)アクリル酸および高沸点物を含有する高沸点画分を得る工程;
C: 高沸点画分から純粋な(メタ)アクリル酸を単離する工程
D: (メタ)アクリル酸及び酢酸を含有し、工程Bで得られる低沸点画分を1種以上のアルカノールを使用してエステル化して、1種以上の(メタ)アクリレート、1種以上の酢酸エステルならびに1種以上のアルカノールを含有するエステル化混合物を得る工程
を特徴とする純粋な(メタ)アクリル酸の製造方法。 - アルデヒドの除去が可能な化合物がアミノ官能性化合物である、請求項1記載の方法。
- 工程Bを、デュアルフロー塔中で60〜100℃の範囲の温度および塔頂圧力20〜200ミリバールで、かつ還流比1〜10で実施する、請求項1または2記載の方法。
- 高沸点画分から純粋な(メタ)アクリル酸を"トッピング"によって分離する、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
- 更なる工程E:
E: エステル化混合物を分離して、1種以上の(メタ)アクリレートならびに1種以上の酢酸エステルおよび1種以上のアルカノールを含有する分離混合物を得る工程
を有する、請求項1記載の方法。 - 付加的な工程F:
F: 分離混合物を加水分解して、1種以上のアルカノールおよび酢酸塩を含有する加水分解混合物を得る工程
を有する、請求項5記載の方法。 - 1種以上のアルカノールを加水分解混合物から分離し、これを工程Dのエステル化に導通し戻す、請求項6記載の方法。
- 工程Bにおいて、(メタ)アクリル酸のための重合抑制剤としてフェノチアジンのスルホン酸塩を使用する、請求項1記載の方法。
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