JP5528116B2 - 共沸蒸留によるメタクリル酸アルキルエステルの製造方法 - Google Patents
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Description
i. 前述の方法に従ってアセトンシアンヒドリンを調製する工程;
ii. 該アセトンシアンヒドリンを無機酸と接触させて、メタクリルアミドを得る工程;
iii. 該メタクリルアミドをアルコールと無機酸の存在下で反応器内で接触させて、メタクリル酸アルキルエステルを得る工程;
iv. 該反応器からのメタクリル酸アルキルエステルの少なくとも一部を排出蒸気流として蒸留塔中に連続的に排出し、前記排出を、水蒸気を含む排出物流を反応器中に供給することによって行う工程;
を含む製造方法に関する。
− アセトンシアンヒドリンの製造のためのプラント構成要素、それに引き続き;
− メタクリルアミドの製造のためのプラント構成要素、それに引き続き;
− メタクリル酸アルキルエステルの製造のためのプラント構成要素、場合によりそれに引き続き;
− メタクリル酸アルキルエステルの精製のためのプラント構成要素
を含む形式の装置において、前記メタクリル酸アルキルエステルの製造のためのプラント構成要素が、
−− 少なくとも1つの、好ましくは2つ以上の反応器、それに引き続き
−− 少なくとも1つの蒸留塔
を含む装置に関する。
v. メタクリル酸アルキルエステルを、請求項1から10及び16のいずれか1項に記載の方法に従って製造する工程;
vi. 該メタクリル酸アルキルエステルと、場合によりコモノマーを重合させる工程;
vii. メタクリル酸アルキルエステルを後処理する工程;
を含む製造方法に関する。
この方法の構成要素において、アセトンシアンヒドリンは、一般に公知の方法(例えばウールマンの工業化学事典第4版第7巻(Ullmanns Enzyklopaedie die technischen Chemie,4.Auflage,Band 7)を参照)に従って製造される。しばしば、その際、反応相手としてアセトン及び青酸が使用される。反応は、発熱反応である。前記反応の範囲において形成されるアセトシアンヒドリンの分解に抵抗するために、通常は、反応熱を好適な装置によって排出する。該反応は、その場合に基本的に、回分法もしくは連続法として行うことができ、連続様式が好ましい場合には、該反応は、しばしば、相応して取り付けられているループ型反応器中で行われる。
本発明との関連で使用できる更なる方法の構成要素の範囲においては、前方に位置する工程で、例えばアセトンと青酸との反応から得られたアセトンシアンヒドリンは、蒸留による後処理に供される。その際、安定化された粗製アセトンシアンヒドリンは、相応の塔を介して低沸点成分が分離される。好適な蒸留方法は、例えば1つの塔のみを介して行うことができる。しかし同様に、粗製アセトンシアンヒドリンの相応の後精製の範囲において、2つ以上の蒸留塔の組合せを、流下薄膜型蒸発器と組み合わせて使用することも可能である。更に、2つ以上の流下薄膜型蒸発器もしくはまた2つ以上の蒸留塔を互いに組み合わせることもできる。
しばしばメタクリル酸もしくはメタクリル酸のエステルの製造において予定されている更なる方法の構成要素の範囲において、アセトンシアンヒドリンは加水分解に供される。その際、種々の温度段階で、一連の反応後に生成物としてメタクリルアミドが形成される。
1つの方法の構成要素となる更なる段階であって、本発明の範囲において本発明による方法の関連で使用できるものは、メタクリル酸アミドの加水分解によるメタクリル酸の生成と、その同時のエステル化によるメタクリル酸エステルの生成である。前記反応は、1つ以上の加熱される、例えば蒸気加熱されるタンクで行うことができる。多くの場合において、エステル化を、少なくとも2つの連続したタンク中で、例えばまた3もしくは4もしくはそれ以上の連続したタンク中で実施することが好ましいと見なされる。その際に、メタクリル酸アミドの溶液は、タンク中に、あるいは2つ以上のタンクを含むカスケードの第一のタンク中に供給される。
ここで説明された方法の範囲において、本発明の対象は、後続の方法の構成要素において記載されるメタクリル酸もしくはメタクリル酸エステルの予備精製のための方法との関連で使用することができる。ここで、基本的に粗製のメタクリル酸もしくは粗製のメタクリル酸エステルは、できる限り純粋な生成物に至らしめるために更なる精製に供される。かかる更なる方法の構成要素である精製は、例えば一段階であってよい。しかしながら、多くの場合には、かかる精製は、少なくとも2段階を含み、その際、ここに記載した第一の予備精製において、生成物の低沸点成分が除去される場合に好ましいと判明した。このために、粗製メタクリル酸エステルもしくは粗製メタクリル酸は、まず、低沸点成分及び水を分離できる蒸留塔に移送される。このために、粗製のメタクリル酸エステルを蒸留塔に供給し、その際、その添加は、塔のほぼ上半分で行われる。塔底物は、蒸気によって、例えば約50〜約120℃の壁温度が達成されるように加熱される。該精製は、真空下で実施される。塔内の圧力は、エステルの場合に、好ましくは約100〜約600ミリバールである。塔内の圧力は、酸の場合に、好ましくは約40〜約300ミリバールである。
メタクリル酸エステルの高度な精製のために、粗製の予備精製されたメタクリル酸エステルを更なる蒸留に供する。その際、該粗製メタクリル酸エステルから、蒸留塔を用いてその高沸点成分を分離し、純粋なメタクリル酸エステルが得られる。このために、該粗製メタクリル酸エステルは、当業者に公知のように、時として、蒸留塔の下半分に導入される。
一方で、塔内で、メタクリル酸エステルが導通する導管中と同様に、できる限り僅かにいわゆる"デッドスペース"が形成されることが望ましい。該デッドスペースは、比較的長いメタクリル酸エステルの滞留時間をもたらし、それが重合を促進する。これは、再び、高価な生産の中断をもたらし、ポリマーと付加される相応の部分の精製をもたらす。デッドスペースの形成は、とりわけ、塔の設計によっても、好適な運転様式によっても、それが、常に塔の、特に充填物などの塔内部取付物の恒常的なフラッシングが達成されるほど十分な量の液体で負荷することによって対処することができる。ここで、該塔は、塔内部取付物の噴霧のために設計された噴霧装置を有してよい。更に、塔内部取付物は、デッドスペースが殆どもしくはさらに生じないように結合されていてよい。このために、該塔内部取付物は、互いにもしくは塔と、遮断された接着シームを介して結合されていてよい。係る接着シームは、少なくとも約2つの、好ましくは少なくとも約5つの、特に好ましくは少なくとも約10個の中断部を1mの接着シーム長に有する。この中断部の長さは、これが少なくとも約10、好ましくは少なくとも約20、特に好ましくは少なくとも約50%の、一般に95%以下の接着シーム長を成すように選択することができる。他の構造上の措置は、塔内部領域で、特にメタクリル酸エステルと接触される領域において、全表面の、特に塔内部取付物の全ての表面の約50%未満の、好ましくは約25%未満の、特に好ましくは約10%未満が水平に延びていることにある。ここで、例えば塔の内部に合流するノズルは、円錐形もしくは斜面で構成されていてよい。更に、1つの措置は、塔の運転の間に、塔底部に存在する量の液状のメタクリル酸エステルを、できる限り少なく保持し、他方でこの量の過剰加熱が、中程度の温度及び大きな蒸発面にもかかわらず蒸発の間に回避されることにある。この場合に、液体量が、塔底部において、塔中でメタクリル酸エステルの全量の約0.1〜15%、好ましくは約1〜10%の範囲となることが好ましいことがある。この段落で提案された措置は、メタクリル酸の蒸留でも使用することができる。
ここで説明される方法の範囲においては、例えば更なる方法の構成要素において、該方法で生ずる消費された硫酸を精製に供して、引き続き再びプロセスに返送することが合理的なことがある。その際、例えばエステル化から得られる消費された硫酸を有する流れは、浮選容器中で蒸気と一緒に吹き込むことできる。その際、得られた固体の少なくとも一部は、液体の表面に堆積されることがあり、その際、この堆積された固体を循環させることができる。排出蒸気は、引き続き熱交換器、好ましくは水冷式の熱交換器中で冷却し、エステル反応へと返送される。
Claims (16)
- メタクリル酸アルキルエステルの製造方法であって、工程として、
i. アセトンシアンヒドリンを調製する工程;
ii. 該アセトンシアンヒドリンを無機酸と接触させて、メタクリルアミドを得る工程;
iii. 該メタクリルアミドをアルコールと無機酸の存在下で、3つ以上のタンクのカスケードを有する反応器内で接触させて、メタクリル酸アルキルエステルを得る工程;
iv. 前記3つ以上のタンクのそれぞれに連続的に蒸気流を通す工程;
v. 該反応器からのメタクリル酸アルキルエステルの少なくとも一部を、少なくともメタクリル酸アルキルエステル及び水の共沸混合物を有する排出蒸気流として蒸留塔中に連続的に排出する工程;
vi. 蒸留塔中において、より高い温度で沸騰する排出蒸気成分から共沸混合物を分離し、その際、反応タンクのカスケードにおいて、カスケードの最初のタンクが蒸留塔への蒸気導管を有さず、カスケードの最初のタンクで生成する気体状の物質を直接、第二のタンクに供給し、それぞれのタンクの溢れは、引き続き、次のタンクへ移送され、それぞれのタンクは蒸気加熱され、最初のタンクと第二のタンクの温度は100〜180℃であり、かつ、第三のタンクと場合により第四のタンクの温度は、120〜140℃である、
を含み、前記排出を、水蒸気を含む排出物流を反応器中に供給することによって行う、メタクリル酸アルキルエステルの製造方法。 - 無機酸が硫酸である、請求項1に記載の方法。
- アルコールを、反応器の3つ以上のタンクのそれぞれの下方領域に供給する、請求項1又は2に記載の方法。
- アルコールの供給を多孔質体を通じて行う、請求項3に記載の方法。
- アルコールを、反応器の上方領域に供給する、請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。
- 蒸留塔において、蒸留を、50〜120℃の範囲の温度で行う、請求項1から5までのいずれか1項に記載の方法。
- 蒸留塔から、高沸点物流を反応器中に返送する、請求項1から6までのいずれか1項に記載の方法。
- 排出蒸気流を、蒸留塔中に循環運動で供給する、請求項1から7までのいずれか1項に記載の方法。
- 排出蒸気流を、蒸留塔の前もしくは中で、分離器に通す、請求項1から8までのいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1に記載の方法により、メタクリル酸アルキルエステルを製造するための装置であって、流体伝達的に互いに結合されて、
− アセトンシアンヒドリンの製造のためのプラント構成要素、それに引き続き;
− メタクリルアミドの製造のためのプラント構成要素、それに引き続き;
− メタクリル酸アルキルエステルの製造のためのプラント構成要素、場合によりそれに引き続き;
− メタクリル酸アルキルエステルの精製のためのプラント構成要素
を含む形式の装置において、前記メタクリル酸アルキルエステルの製造のためのプラント構成要素が、
−− 少なくとも1つの反応器、それに引き続き
−− 少なくとも1つの蒸留塔
を含む、メタクリル酸アルキルエステルの製造のための装置。 - 反応器と蒸留塔の間に分離器が存在する、請求項10に記載の装置。
- 反応器の下方領域にアルコール供給導管が存在する、請求項10又は11に記載の装置。
- 反応器において、アルコール供給導管が多孔質体を有する、請求項12に記載の装置。
- 反応器の上方領域において、細流装置が設けられている、請求項10から13までのいずれか1項に記載の装置。
- メタクリル酸アルキルエステルを少なくとも部分的に基礎とするポリマーの製造方法であって、以下の工程:
a. メタクリル酸アルキルエステルを、請求項1から9のいずれか1項に記載の方法に従って製造する工程;
b. 該メタクリル酸アルキルエステルと、場合によりコモノマーを重合させる工程;
c. メタクリル酸アルキルエステルを後処理する工程;
を含む、メタクリル酸アルキルエステルを少なくとも部分的に基礎とするポリマーの製造方法。 - 重合をラジカル重合によって行う、請求項15に記載の方法。
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