JPH0699365B2 - アクリル酸エステルの製造法 - Google Patents

アクリル酸エステルの製造法

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JPH0699365B2 JP1187265A JP18726589A JPH0699365B2 JP H0699365 B2 JPH0699365 B2 JP H0699365B2 JP 1187265 A JP1187265 A JP 1187265A JP 18726589 A JP18726589 A JP 18726589A JP H0699365 B2 JPH0699365 B2 JP H0699365B2
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    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はアクリル酸エステルの製造法に関する。更に詳
しく述べると、アクリル酸と、炭素数5〜8の低級脂肪
族アルコールまたは脂環式アルコールとをエステル化反
応させることからなるアクリル酸エステルの製造法に関
する。
[従来の技術] 従来、アクリル酸エステルを連続的に製造するに際し
て、アクリル酸とアルコールとを反応器にて硫酸、リン
酸等の鉱酸や強酸性陽イオン交換樹脂のエステル化触媒
を用いて反応させ、軽沸点物分離塔にて反応生成物を蒸
留して生成アクリル酸エステルを主成分とする高沸点分
と、未反応アルコール,アクリル酸および生成水を主成
分とする低沸点分とに分離し、前者からはアクリル酸エ
ステルを分離・精製する一方、後者からは未反応アルコ
ールおよびアクリル酸を回収して反応器へ循環する操作
が行なわれている。
硫酸,リン酸等の鉱酸をエステル化触媒として用いる方
法(特公昭52-57116号公報)では、腐食性の高い鉱酸を
用いるので耐食性の機器材質を選定せざるをえず、機器
が高価になると同時に、廃液中に含まれる鉱酸を無害化
する廃液処理も繁雑となる欠点を有する。
一方、強酸性陽イオン交換樹脂をエステル化触媒として
用いる方法(特公昭62-39150号公報)では、エステル化
反応を一定温度で行うことから、樹脂の劣化に伴って転
化率が低下すると、アクリル酸エステル収量を確保する
ためにはエステル化反応器への供給量を増さざるを得
ず、回収・循環される未反応アルコールおよびアクリル
酸の量も次第に多くなり、ついには装置の蒸留能力の限
界に達したところで運転を停止して触媒交換が行なわれ
ている。この方法では上述の鉱酸をエステル化触媒とし
て用いる方法のような欠点は起こらない。しかし、回収
・循環される未反応アルコールおよびアクリル酸の量が
多くなるのに伴ってエステル化反応器での液組成も変化
し、樹脂が膨潤または収縮を起こし場合によっては割れ
が起こったりし、このこともまた樹脂寿命を短くする要
因となっている。
[発明が解決しようとする課題] 本発明の目的はこのような従来法の欠点を改善すること
にある。即ち安価な機器材質を用い、廃液処理費用を削
減し、長期間の連続運転が可能になるように樹脂寿命を
維持するアクリル酸エステルの製造法を提供することに
ある。
[課題を解決するための手段] 本発明者等は鋭意検討の結果、アクリル酸と炭素数5〜
8の低級脂肪族アルコールまたは脂環式アルコールを強
酸性陽イオン交換樹脂を触媒としてエステル化反応させ
る際に、アクリル酸の転化率が常に一定になる様に反応
温度を調節し、かつ上記のアクリル酸およびアルコール
のエステル化反応器に新規に供給する原料液と軽沸点物
分離塔からの循環液とからなるエステル化反応器への供
給液の組成を常に実質的に一定になるようにしてエステ
ル化反応させることによって、軽沸点物分離塔を安定し
た状態で運転でき、エステル化反応器に循環する循環液
量が安定し、反応器の入口液組成も安定し、前記本発明
の目的を達成できることを見出した。即ち本発明はアク
リル酸と、炭素数5〜8の低級脂肪族アルコールまたは
脂環式アルコールとをエステル化反応器に供給し、該反
応器にて強酸性陽イオン交換樹脂を触媒としてエステル
化反応させ、得られた反応生成物を軽沸点物分離塔に導
いて、軽沸点物分離塔の塔底から実質的に全量のアクリ
ル酸エステルを含む液を抜きだす一方、軽沸点物分離塔
の塔頂からアルコール,アクリル酸および水を留出させ
て水相とアルコールおよびアクリル酸を含む有機相とに
分離させ、有機相を循環液としてエステル化反応器に循
環させてアクリル酸エステルを製造する際に、 (イ)上記のアクリル酸およびアルコールのエステル化
反応器に新規に供給する原料液と上記の循環液とからな
るエステル化反応器への供給液の組成を実質的に一定に
し、かつ (ロ)エステル化反応器中での反応温度を50〜110℃の
範囲で調節してアクリル酸の転化率を実質的に一定に維
持する、 ことを特徴とするアクリル酸エステルの製造法である。
以下に本発明を更に詳しく説明する。
本発明で使用するアクリル酸は粗製アクリル酸及び精製
アクリル酸のいずれも使用可能であり、エステル化反応
後、軽沸点物分離塔から回収される未反応アクリル酸も
循環再使用される。
炭素数5〜8の低級の脂肪族アルコールまたは脂環式ア
ルコールの具体例としては2−エチル−ヘキサノール,
シクロヘキサノール等が挙げられ、これらは直鎖状のも
のであっても分岐を有するものであっても良い。また、
エステル化反応後、軽沸点物分離塔から回収される未反
応アルコールも循環再使用される。
本発明ではエステル化反応用の触媒として強酸性陽イオ
ン交換樹脂を用いる。多孔質またはゲルタイプの樹脂が
使用可能であるが多孔質タイプの樹脂が好適に用いられ
る。特に粗製アクリル酸を使用する場合には耐有機汚染
性に優れた多孔質タイプの樹脂を使用するのが好まし
い。多孔質の強酸性陽イオン交換樹脂としては架橋度2
〜16%,ポロシティ0.1〜1.0ml/g,平均細孔径100〜600
Åのものが好ましく使用でき、具体例としてはC−26C
(デュオライト社製),PK-208,PK-216,PK-228(三菱化
成社製),MSC−1,88(ダウ社製),アンバーリスト−16
(ローム アンド ハース社製),SPC-108,SPC-112(バ
イエル社製)などが挙げられる。
エステル化反応は反応器入口液、出口液の組成を分析す
るなどしてアクリル酸の転化率を監視し、該転化率が常
に一定になる様に反応温度を調節しながら行なわれる。
好ましくは運転を開始して定常状態に達したときのアク
リル酸の転化率を基準として±5%以内、より好ましく
は±3%以内の範囲に納まる転化率とする。
エステル化反応は、目的とするエステル化反応によって
異なるが、通常50〜110℃の範囲で行なわれる。また、
エステル化反応は液相にて行なわれ、反応型式としては
流動床、固定床いずれでもよい。
エステル化反応においては、通常行われているように、
重合禁止剤を用いることができる。使用される重合禁止
剤としては例えばハイドロキノン,メトキシハイドロキ
ノン,フェノチアジン,ヒドロキシルアミン,フェニレ
ンジアミンなどが挙げられる。なお、反応を分子状酸素
の存在下で行うと重合禁止剤の効果を更に高めることが
できる。
このようにして得られたエステル化反応生成物は軽沸点
物分離塔に導いて蒸留し、塔底から実質的に全量の生成
アクリル酸エステルを主成分として含む高沸点分を抜き
出し、更に精製工程を経てアクリル酸エステル製品を得
る。
一方、軽沸点物分離塔塔頂からは未反応アルコール,ア
クリル酸および生成水を主成分とする低沸点分を留出,
凝縮させ、水相とアルコールおよびアクリル酸を主成分
とする有機相とに分離させる。有機相を回収して循環液
として反応器へ循環する。ここで、エステル化反応を進
めるうえでは該循環液組成はアクリル酸エステルおよび
水を減らしアルコールおよびアクリル酸を増やす方が有
利になる。従って循環液は、目的とするエステル,反応
条件によっても異なるが、アルコールおよびアクリル酸
の濃度の和が50重量%以上、より好ましくは60重量%以
上、また水の濃度が5重量%以下、より好ましくは2重
量%以下であるのが望ましい。また、エステル化反応器
に循環させる循環液量は多すぎても少なすぎてもエステ
ル化反応に必要な樹脂量が増加するので好ましくない。
循環液量は新規供給量に対して1〜5倍量が適切であ
る。
軽沸点物分離塔においても重合禁止剤を用いることがで
きる。使用される重合禁止剤としてはエステル化反応に
関して例示したと同様のものが挙げられる。分子状酸素
の存在下で行うと重合禁止剤の効果を更に高めることが
できることも同様である。
次に、本発明の好適な実施態様を例示する第1図に従っ
て更に詳しく説明する。
ライン1よりアクリル酸、ライン2よりアルコール、ラ
イン7より循環液を供給し、これら混合物を多孔質の強
酸性陽イオン交換樹脂を充填したエステル化反応器101
に供給する。エステル化反応器101において、反応器入
口3および出口4の液を分析してアクリル酸の転化率を
監視し、該転化率が常に一定になる様に反応温度を調節
しながらエステル化反応を行う。
生成エステル,未反応アクリル酸,未反応アルコールお
よび生成水からなるエステル化反応生成物をエステル化
反応器101の出口4から抜き出し、軽沸点物分離塔102に
供給して蒸留する。軽沸点物分離塔102の塔底から実質
的に全量の生成アクリル酸エステルを含む液を抜き出
し、ライン5を経て図示していない精製工程に導かれ、
アクリル酸エステル製品を得る。
一方、軽沸点物分離塔102の塔頂からは未反応アルコー
ル,アクリル酸および生成水が留出,凝縮し、受器103
にて水相とアルコールおよびアクリル酸を主成分とする
有機相とに二相分離する。有機相を循環液としてライン
7よりエステル化反応器101へ循環する。水相はライン
6より抜き出し、図示していないアルコール回収工程ま
たは廃水処理工程に送る。
本発明においては、エステル化反応はアクリル酸の転化
率が常に一定になる様に行なわれるので、エステル化反
応生成物の組成は安定しており、軽沸点物分離塔102の
運転条件も安定して行なわれる。即ち、軽沸点物分離塔
102の操作温度は一定し、循環液として反応器に循環さ
れる有機相の組成・量とも一定している。
[実施例] 更に、本発明を以下の実施例によって詳しく説明する。
なお、各実施例は第1図の装置を用いて行ない、アクリ
ル酸の転化率はエステル化反応器入口液、出口液のアク
リル酸濃度を分析して下記式に従って計算した。
実施例1 第1図の装置を用い、純度99.7重量%のアクリル酸およ
び2−エチルヘキサノールを原料とし、エステル化反応
器に多孔質の陽イオン交換樹脂15lを充填してアクリル
酸2−エチルヘキシルの製造を行なった。運転開始時
(運転を開始して定常状態に達したとき)及び運転開始
から7ケ月後の状況は第1表に示したとおりであった。
運転中、反応器でのアクリル酸の転化率を一定に保つ為
に樹脂の経時劣化に伴い反応温度を徐々に上昇させた結
果、7ケ月間の連続運転後反応温度は94℃となったがこ
の間の反応温度の上昇割合はほぼ一定であった。また、
運転中はアクリル酸の転化率、エステル化反応生成物の
組成、軽沸点物分離塔の塔底温度、循環液の組成・量な
どは安定していた。単位触媒当りのアクリル酸2−エチ
ルヘキシルの総生産量は850kg/lであった。
比較例1 運転中、反応温度を94℃に保った以外は実施例1と同様
にしてアクリル酸2−エチルヘキシルの製造を実施し
た。その結果、樹脂の経時劣化が起こり、アクリル酸の
転化率は徐々に低下した。回収・循環される未反応アル
コールおよびアクリル酸の量が多くなるのに伴い、軽沸
点物分離塔の塔底温度は徐々に上昇して4.5ケ月間で連
続運転を停止せざるをえなかった。運転を開始して定常
状態に達したときのアクリル酸の転化率は77.3%であっ
たのが運転停止時には38.5%に低下しており、実施例1
に比べて樹脂寿命は明らかに短く、単位樹脂体積当りの
アクリル酸2−エチルヘキシルの総生産量は607kg/lに
すぎなかった。但し、反応器入口の液組成は徐々に変化
するため、転化率の低下が単位時間当りの生産量の低下
を意味するものではなく、単位時間当りの生産量は実施
例1と同一であった。
[発明の効果] 本発明によれば、上記のアクリル酸およびアルコールの
新規原料液と上記の循環液とからなるエステル化反応器
への供給液の組成を一定にし、かつエステル化反応器中
での反応温度を50〜110℃の範囲で調節してアクリル酸
の転化率を一定になるようにすることにより、エステル
化反応器中での反応液の組成が実質的に一定になること
から、次のような効果が得られる。
(1)触媒としてのイオン交換樹脂の膨潤、収縮、割れ
などの問題が防止でき、触媒寿命を長く維持することが
できる。
本発明においては、エステル化反応器中の温度が規定の
温度に達した時点をもって触媒寿命とし、触媒交換を行
うが、上記のように触媒寿命が長くなることから、単位
触媒(樹脂)当りのアクリル酸エステルの総生産量が増
加する。具体的には、実施例1における単位触媒当りの
アクリル酸2−エチルヘキシルの総生産量は850kg/lで
あるのに対して、比較例1における単位触媒当りのアク
リル酸2−エチルヘキシルの総生産量は607kg/lにすぎ
ない。
(2)常に一定の液組成で運転できることから、軽沸点
物分離塔の運転条件も安定し、軽沸点物分離塔での塔底
温度の上昇による重合物の増加を防止することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の好適な実施態様を例示するフローシー
ト図を表わす。 101……エステル化反応器 102……軽沸点物分離塔 103……受器 1……アクリル酸供給ライン 2……アルコール供給ライン 3……エステル化反応器入口 4……エステル化反応器出口 5……軽沸点物分離塔塔底液抜き出しライン 6……水相抜き出しライン 7……循環液供給ライン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 馬場 将夫 兵庫県姫路市網干区興浜字西沖992番地の 1 日本触媒化学工業株式会社姫路製造所 内 審査官 唐木 以知良 (56)参考文献 特公 昭62−39150(JP,B2) 特公 昭59−12102(JP,B2) 「化学実験法」(1960−5−1)東京化 学同人,210−212 「触媒工学講座3触媒装置および設計」 (昭42−7−10)地人書館,367 「別冊化学工業26−8触媒化学の進歩− 有効利用法と実際−」(昭57−5−1)化 学工業社,33

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アクリル酸と、炭素数5〜8の低級脂肪族
    アルコールまたは脂環式アルコールとをエステル化反応
    器に供給し、該反応器にて強酸性陽イオン交換樹脂を触
    媒としてエステル化反応させ、得られた反応生成物を軽
    沸点物分離塔に導いて、軽沸点物分離塔の塔底から実質
    的に全量のアクリル酸エステルを含む液を抜き出す一
    方、軽沸点物分離塔の塔頂からアルコール、アクリル酸
    および水を留出、凝集させて水相とアルコールおよびア
    クリル酸を含む有機相とに分離させ、有機相を循環液と
    してエステル化反応器に循環させてアクリル酸エステル
    を製造する際に、 (イ)上記のアクリル酸およびアルコールのエステル化
    反応器に新規に供給する原料液と上記の循環液とからな
    るエステル化反応器への供給液の組成を実質的に一定に
    し、かつ (ロ)エステル化反応器中での反応温度を50〜110℃の
    範囲で調節してアクリル酸の転化率を実質的に一定に維
    持する、 ことを特徴とするアクリル酸エステルの製造方法。
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