JPH05301851A - N−ビニルホルムアミドの製造方法 - Google Patents

N−ビニルホルムアミドの製造方法

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JPH05301851A
JPH05301851A JP10288892A JP10288892A JPH05301851A JP H05301851 A JPH05301851 A JP H05301851A JP 10288892 A JP10288892 A JP 10288892A JP 10288892 A JP10288892 A JP 10288892A JP H05301851 A JPH05301851 A JP H05301851A
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眞一 佐藤
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Toshimitsu Inoue
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 N−(α−置換−エチル)ホルムアミドまた
はエチリデンビスホルムアミドを減圧下、蒸発させ、1
50〜600℃の温度において気相で熱分解することに
よりN−ビニルホルムアミドを製造する方法において、
前段が縦型の空塔式管状反応器で、後段が縦型または横
型の充填式管状反応器により構成された熱分解反応器を
用い、かつ、該空塔式管状反応器の出口における気相温
度を200℃〜400℃とし、該充填式管状反応器内を
200〜600℃に保持することを特徴とするN−ビニ
ルホルムアミドの製造方法。 【効果】 反応器内のハルツの付着がなく、高収率でN
−ビニルホルムアミドを安定に得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はN−ビニルホルムアミド
の製造法に関するもので、詳しくは、N−(α−置換−
エチル)ホルムアミド又はエチリデンビスホルムアミド
を減圧下、蒸発させたガスを気相で熱分解反応器に供給
し、150〜600℃の温度において熱分解することに
よりN−ビニルホルムアミドを製造する方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】N−ビニルホルムアミドは凝集剤などの
用途に用いられる水溶性ポリマーを与える重合性モノマ
ーとして重要なものである。その製造法としては、たと
えば、N−(α−アルコキシエチル)ホルムアミド、N
−(α−シアノエチル)ホルムアミドあるいはエチリデ
ンビスホルムアミドを気相で熱分解する方法などが知ら
れている。
【0003】具体的な熱分解方法としては、従来、上記
の反応原料を蒸発器で加熱してガス状にし、これを30
0〜600℃の温度で空塔、または充填物を充填した管
状反応器において熱分解を行い、次いで、分解ガスを冷
却してN−ビニルホルムアミドを得る方法が知られてい
る(特開昭50−76015、特開昭61−13435
9)。
【0004】ところが、この方法で熱分解反応を行う
際、管状反応器の壁または充填物にタール状及び固体状
のハルツが付着する傾向があり、甚だしきは管状反応管
を閉塞させ、安定運転を困難にすることがある。本発明
者等は、このハルツ付着防止のため、反応器の前段を空
塔式管状反応器とし、後段を充填式管状反応器により構
成された熱分解反応器を用いることを提案した(特開平
3−181451)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、該反応
器では、短時間に反応原料の急速な昇温が容易な小型の
試験装置においては充分な効果が得られるものの、工業
的に使用するような大型装置では、前記の小型試験装置
の条件をそのまま適用しても、反応原料の急速な昇温が
困難であるため、ハルツ防止の効果が充分ではない。そ
のため、反応原料ガスの反応器内の滞留時間を長くする
方法や、反応器の加熱を強める方法なども考えうるが、
これらの方法による改良には限界があり、また、生産
性、エネルギーコストの面からも有利ではない。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記実情に
鑑み、管状反応器内に付着するハルツを抑える方法につ
いて鋭意検討を行った結果、特定の構造の複合反応器を
特定の熱分解温度条件下で使用することによりハルツの
付着が完全に防止できることを見いだし本発明に到達し
た。
【0007】即ち、本発明の要旨は、N−(α−置換−
エチル)ホルムアミドまたはエチリデンビスホルムアミ
ドを減圧下、蒸発させ、150〜600℃の温度におい
て気相で熱分解することによりN−ビニルホルムアミド
を製造する方法において、前段が縦型の空塔式管状反応
器で、後段が充填式管状反応器により構成された熱分解
反応器を用い、かつ、該空塔式管状反応器の出口におけ
る気相温度を200〜400℃とし、該充填式管状反応
器内を200〜600℃に保持することを特徴とするN
−ビニルホルムアミドの製造方法に存する。
【0008】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
出発原料のN−(α−置換−エチル)ホルムアミドのエ
チル基のα−置換基としては、例えば、メトキシ基、エ
トキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−
ブトキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基などの低
級アルコキシ基又はシアノ基などが挙げられる。なお、
高級のアルコキシ基を有するN−(α−置換−エチル)
ホルムアミドも使用できるが、蒸発が難しいので上記化
合物が特に好ましい。
【0009】これらの原料を熱分解すると、N−ビニル
ホルムアミドと副生物として、原料のα−置換基にアル
コキシ基を採用した場合は、対応するアルコール、シア
ノ基を採用した場合は、シアン化水素が生成する。ま
た、原料としてエチリデンビスホルムアミドを用いて熱
分解すると、副生物としてホルムアミドが生成する。
【0010】上記原料を減圧下において蒸発させガス状
とするが、その際の圧力は、通常3〜600Torrで
あり、また、加熱温度は、通常80〜210℃である。
そして、蒸発したガスは直ちに、上昇流として本発明の
管状反応器に供給され、熱分解を行う。本発明において
は、熱分解反応のための管状反応器として、前段が縦型
の空塔式管状反応器で、後段が充填式管状反応器である
ことを必須の要件とする。ここに、前段の縦型とは、水
平面に対しほぼ垂直(90度)の管状の意味であるが、
実用上ある程度斜めになった管も含まれる。許容しうる
角度は管径や管の長さにより変化するが、水平面に対
し、通常は最低で45度以上、好ましく60度以上であ
る。
【0011】一方、後段については特に設置方向の制限
はなく縦型でも横型でもよい。前段と後段との比率は、
通常、体積で1:9〜9:1である。また、充填部に用
いられる充填材としては、通常、粒径3〜12mmのガ
ラスもしくはステンレス等のビーズ又は径5〜15mm
のガラスもしくはステンレス等のラシヒリング等が用い
られる。なお、充填部は常法に従って、端部を金網など
で仕切り充填材を保持する。
【0012】本発明の管状反応器は単管式、多重管式又
はこれらを組合せたものでよく、管径についても特に限
定されないが、熱分解反応が吸熱反応であるため、特
に、前段においてはガス混合物を所望の温度に十分、加
熱保持し得る大きさを選ぶ必要がある。また、反応器と
しては特別の装置を用いることなく、通常の配管をその
まま利用した、所謂、パイプリアクターでも差し支えな
い。更に、例えば、前段の空塔式反応器としてパイプリ
アクターを用い、続く、後段の充填式管状反応器として
多重管式のものを用いることもできる。
【0013】かかる熱分解反応器は、外観上、前段と後
段を複合・一体化して1つの反応器の如く構成する場合
(複合式管状反応器)が多いが、必ずしもこれに限られ
るものではない。前述したように、前段を縦型単管空塔
式に、後段を多管充填式として、後段の外径を前段と異
なるように設計することもできる。また、縦型空塔式反
応器と、充填式反応器の2つを独立して設計、それを接
続して用いることもできる。この場合、2つの反応器の
接続部分にハルツが生成しないように、該部分の温度を
空塔式反応器の温度より低下しないように保持すること
が好ましい。
【0014】本発明における熱分解温度は150〜60
0℃であるので、反応器を外部より加熱し、内部を熱分
解温度に保持する必要がある。本発明の管状反応器の加
熱方法としては、通常、線状あるいは面状の電気ヒータ
ーを内蔵した発熱体又は、例えば、蒸気、油、および溶
融した無機塩などにより反応器外部から加熱する方法が
考えられる。また、反応圧力は上記の蒸発圧力と同様で
よい。反応管内のガスの滞留時間は、通常0.1〜5秒
である。
【0015】本発明において熱分解は、通常、反応の一
部が前段の空塔部で進行し、残りが後段の充填部で完結
する。熱分解の温度条件としては、前段の空塔部を通常
200〜450℃に加温し、該空塔部の出口における気
相温度が200〜400℃、好ましくは240〜360
℃になるように設定する。
【0016】該気相温度を400℃より高くすることは
大型の反応装置では比較的困難であり、また、エネルギ
ーコストの点で好ましくない。また、該気相温度が20
0℃未満では、管壁にハルツが少量付着するとともに、
N−ビニルホルムアミドの収率も低下するので好ましく
ない。また、後段の充填部の温度は200〜600℃で
あり、好ましくは、前段空塔部の出口における気相温度
より高く設定し、かつ350〜500℃の範囲である。
これは、前段での未反応物の熱分解を完結させる意味で
温度を高めた方が有利であること、また、600℃を越
えるほど温度を上昇させると副反応、もしくは生成した
N−ビニルホルムアミドの分解による収率の低下を招く
こと、などによる。
【0017】なお、上記の管状反応器の温度とは、反応
管内壁の温度をいい、また、前段の空塔部の出口の気相
温度とは、管の出口の中心部分において測定された気相
の温度をいう。本発明の熱分解反応を実施するには、減
圧下、蒸発器で原料のN−(α−置換−エチル)ホルム
アミドまたはエチリデンビスホルムアミドを加熱して蒸
発させ、そのガスを直ちに、上記反応器へ導入し、熱分
解反応を行ない、次いで分解したガスを冷却することに
より、N−ビニルホルムアミドと上記副生物および若干
の出発原料を含む混合物を凝縮回収することができる。
なお、蒸発器で蒸発された原料ガスは引き続き、150
〜600℃の温度に保たれた熱分解反応器の前段工程を
構成する縦型の空塔部に、直ちに上昇流として導入する
ことが望ましい。また、凝縮回収した混合物は、必要に
応じて、蒸留によりN−ビニルホルムアミドを単離する
ことができる。
【0018】本発明により反応器内壁へのハルツ付着が
防止できる理由については詳細は不明であるが以下のよ
うに考えられる。熱分解で生成するN−ビニルホルムア
ミドの一部より、200℃未満では、二量化反応等によ
る高沸点の副生物が生成するが、温度を200℃以上と
すると該高沸点物が再分解しやすくなり、N−ビニルホ
ルムアミドが生成することが知られている。
【0019】一方、熱分解反応は吸熱反応であるため、
加温が充分でない場合、吸熱による反応器の壁温が低下
しハルツ化を起こし易い。従って、前段の反応器を空塔
式にしておくと、急激な熱分解反応が抑制され、壁温が
ある程度保持されやすいが、それでも少量のハルツが生
成する。そして、水平状の横型の空塔では、わずかなが
らも生成する高沸物が壁面に沈積し、ハルツ化するもの
と考えられる。一方、垂直状の縦型の空塔では、高沸物
が生成しても垂直状の壁面には付着しにくく、その大部
分が下部の蒸留器部分に落下して系外に除去されると推
定される。また、仮に壁面に高沸物が付着したとして
も、微小滴であるので再蒸発、再分解が容易であり、ハ
ルツ化しないものと考えられる。更に、ある程度反応が
進んだ後で、続く充填式反応器に入るため、ここで熱分
解反応を完結することができる上、充填式反応器の内壁
や充填物の温度が吸熱によってそれほど下がらないため
と推定される。
【0020】以下に本発明を実施例により更に詳細に説
明するが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施
例に限定されるものではない。
【0021】
【実施例】
実施例1 図1に示す装置で実施した。濡れ壁式蒸発器1でN−
(α−メトキシエチル)ホルムアミド2kg/hrを1
20Torrの減圧下、178℃の温度で蒸発させ、こ
のガスを直ちに、直径40mm、長さ1mの空塔反応器
部(2a)、続いて、直径6mmのステンレス製ラシヒ
リングを充填した直径40mm長さ1mの充填反応器部
(2b)をもち、外側を電気ヒーターで表1に示す温度
に加温した反応器2a,2bに順次気相で導入し、熱分
解反応を行ない、次いで、熱分解ガスを冷却器において
15℃に冷却し、反応ガスを凝縮させ、N−ビニルホル
ムアミドを含む混合物を得た。このような熱分解反応を
100時間、連続的に行った。反応後に装置を分解して
管状反応器の内部に付着したハルツの量を測定した。以
上の反応における熱分解温度条件、N−ビニルホルムア
ミドの収率、ハルツの量等の結果を表−1に示す。
【0022】実施例2,3、比較例1 実施例1と全く同一の装置で、空塔部分と充填部分の加
熱温度を変化させて実施例1と同様に連続運転を実施し
た結果を表−1に示す。 実施例4〜6,比較例2 図2に示す装置で実施した。図2の装置は図1の装置と
空塔及び充填部の反応器は同一のサイズであるが、充填
部の反応器が水平状の横型に配置している。実施例1と
同様に反応原料を蒸発させ、各種の条件で連続反応を行
った結果を表−1に示す。
【0023】比較例3〜6 図3に示す装置で実施した。図3の装置は図1の装置と
空塔及び充填部の反応器は同一のサイズであるが、両反
応器とも水平状の横型に配置している。実施例1と同様
に反応原料を蒸発させ、各種の条件で連続反応を行った
結果を表−1に示す。
【0024】
【表1】
【0025】
【発明の効果】本発明を実施することにより、熱分解反
応器内のハルツの付着がなく、高収率でN−ビニルホル
ムアミドを安定に得ることができ、工業的な大量生産に
も好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1〜3,比較例1で用いた実験装置を示
す説明図である。
【図2】実施例4〜6,比較例2で用いた実験装置を示
す説明図である。
【図3】比較例3〜6で用いた実験装置を示す説明図で
ある。
【符号の説明】
1 蒸発器 2 複合式管状反応器 2a 空塔反応器部 2b 充填反応器部 3 冷却器 4 真空ポンプ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 N−(α−置換−エチル)ホルムアミド
    またはエチリデンビスホルムアミドを減圧下、蒸発さ
    せ、150〜600℃の温度において気相で熱分解する
    ことによりN−ビニルホルムアミドを製造する方法にお
    いて、前段が縦型の空塔式管状反応器で、後段が充填式
    管状反応器により構成された熱分解反応器を用い、か
    つ、該空塔式管状反応器の出口における気相温度を20
    0〜400℃とし、該充填式管状反応器内を200〜6
    00℃に保持することを特徴とするN−ビニルホルムア
    ミドの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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