JPH07149687A - アルデヒドで汚染された(メタ)アクリル酸の精製方法 - Google Patents

アルデヒドで汚染された(メタ)アクリル酸の精製方法

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JPH07149687A
JPH07149687A JP6249710A JP24971094A JPH07149687A JP H07149687 A JPH07149687 A JP H07149687A JP 6249710 A JP6249710 A JP 6249710A JP 24971094 A JP24971094 A JP 24971094A JP H07149687 A JPH07149687 A JP H07149687A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 粗製(メタ)アクリル酸からアルデヒドを蒸
留により分離する際の被膜形成を減少させる 【構成】 アルデヒドで汚染された(メタ)アクリル酸
を蒸留処理の前に、第1級アミンおよび/またはその塩
に加えて、少なくとも1種の有機スルホン酸および/ま
たはその塩を添加する

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、接触気相酸化法により
製造された粗製(メタ)アクリル酸からアルデヒドを分
離するために、粗製(メタ)アクリル酸に第1級アミン
および/またはその塩を添加し、その混合物から(メ
タ)アクリル酸を蒸留により分離する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】(メタ)アクリル酸は省略された記載法
として使用し、アクリル酸またはメタクリル酸と理解さ
れる。第1級アミンとは少なくとも1つの−NH2−基
を有する化合物と理解される。
【0003】(メタ)アクリル酸(それ自体かまたはそ
のエステルの形で)は、特に、多様な適用分野のため、
たとえば接着剤としての使用のための重合体の製造のた
めに重要である。
【0004】特に、(メタ)アクリル酸は、3もしくは
4個のC原子を有するアルカン、アルカノール、アルケ
ンまたはアルケナールの接触気相酸化により得られる。
たとえばプロペン、アクロレイン、t−ブタノール、イ
ソブテン、イソブタン、イソブチルアルデヒド、メタク
ロレインの接触気相酸化により得られた(メタ)アクリ
ル酸が特に有利である。しかし、出発化合物として、本
来C4出発化合物を気相酸化の間に初めて中間的に形成
されるようなものも考慮することができる。たとえば、
t−ブタノールのメチルエーテルが挙げられる。この場
合、この出発ガスは、原則として不活性ガス、たとえば
窒素、CO2、飽和炭化水素および/または水蒸気で希
釈されており、酸素との混合して、高温でならびに場合
により高圧で遷移金属の混合酸化物触媒を通して導入さ
れ、酸化して(メタ)アクリル酸に変換され、適当な吸
収剤(たとえば水またはジフェニルエーテル70〜75
重量%およびジフェニル25〜30重量%の混合物)中
に収容することにより生成物ガス流から分離される(た
とえば欧州特許出願公開第297445号およびドイツ
連邦共和国特許第2136396号明細書参照)。
【0005】吸収剤の除去(および場合によりわずかな
吸収剤溶解性を有する不純物をたとえば空気を用いたス
トリッピングによりあらかじめ行われた脱離)の後に、
抽出および/または蒸留による分離方法(たとえば、吸
収剤の水を蒸留、共沸蒸留または水溶液からの酸の抽出
分離および引続く抽出剤の蒸留分離による除去)は、酸
が得られ、この酸をここでは粗製(メタ)アクリル酸と
表す。
【0006】接触気相酸化の経過において行われる多様
な平行反応および副反応に基づきお性(メタ)アクリル
酸は純粋な生成物を形成しない。むしろ、これは広い分
布の異なる不純物を含有し(原則として≦2重量%の程
度で、欧州特許第169254号明細書参照)、これは
主に接触気相酸化の出発化合物および生じた(メタ)ア
クリル酸と類似したアルデヒドからなる。従って、原則
として、粗製(メタ)アクリル酸は、不純物として、酢
酸、ギ酸およびプロピオン酸のほかに、原則としてホル
ムアルデヒド、アセトアルデヒド、アクロレイン、メタ
クロレイン、プロピオンアルデヒド、n−ブチルアルデ
ヒド、ベンズアルデヒド、フルフラルおよびクロトンア
ルデヒドが含まれる。
【0007】(メタ)アクリル酸の多様な適用のため
に、粗製(メタ)アクリル酸中に含まれる不純物は不利
な作用をする(たとえば、ドイツ連邦共和国特許出願公
告第2207184号明細書参照)。このように、たと
えばポリマー反応の誘導時間、つまり重合温度の到達と
実際の重合の開始との時空は再現可能ではないかまたは
重合度が減少してしまう。同様にこの重合体は変色する
傾向がある。
【0008】従って、このような使用目的のために、不
純物を粗製(メタ)アクリル酸から十分に分離し、粗製
(メタ)アクリル酸から純粋な(メタ)アクリル酸へ変
換することが努められる。これは原則として蒸留方法
で、たとえば(メタ)アクリル酸よりも低沸点および高
沸点の不純物の2つの引続く精留工程により行うことが
できる(たとえば、欧州特許第102642号明細書参
照)。
【0009】しかし、少なくとも一部のアルデヒド系の
不純物は、(メタ)アクリル酸の物理的挙動と、引続く
精留によるその除去が不経済な数の分離板および/また
は不経済な還流率の使用下でようやく可能である程度に
類似していることが問題である。
【0010】従って、ドイツ連邦共和国特許出願公告第
2207184号明細書および英国特許第134673
7号明細書から、粗製アクリル酸を少なくとも1種類の
第1級アミン、たとえばヒドラジン、フェニルヒドラジ
ン、アニリン、モノエタノールジアミンおよびグリシン
を添加し、その混合物からアクリル酸を蒸留により分離
する粗製アクリル酸の精製方法は公知である。
【0011】第1級アミンは、不純物として含まれるア
ルデヒドを高い程度で結合し、その結果、すでに引続く
簡単な蒸留によるアルデヒド系の不純物に関する分離工
程が高い分離作用を達成することは明らかである。
【0012】欧州特許出願公開第270999号明細書
は、相応する方法で、蒸留による後処理の前に、粗製
(メタ)アクリル酸にアミノグアニジンおよび/または
その塩を、含まれるアルデヒド1モルあたり1〜3モル
の量で添加することを推奨している。
【0013】欧州特許出願公開第4201679号明細
書からは、蒸留による後処理の前に粗製(メタ)アクリ
ル酸にアリールスルホン酸を添加することが公知であ
る。似たようなものでは、ドイツ連邦共和国特許出願公
告第2207184号明細書も蒸留による後処理に先立
ち硫酸の添加を推奨している。特開昭50/11771
6号公報は、フェノチアジン/スルホン酸の組合せをア
クリル酸に対する重合阻止剤として推奨している。
【0014】しかし、これらの先行技術の方法に関する
欠点は、蒸留の間に蒸留装置(特に蒸発器表面)が比較
的急速に被膜で覆われてしまうことである。それという
のもこの被膜は粗製(メタ)アクリル酸の蒸留による後
処理の場合に、この添加物の不在では生じないためであ
る(確かに、このような添加物不含の蒸留による後処理
は、粗製(メタ)アクリル酸中に含まれるアルデヒド系
不純物に関してわずかな分離度を条件づけている)。
【0015】この被膜形成には、アルデヒド系の不純物
と添加物との直接反応生成物および/または蒸留による
後処理の範囲内でこれから生じた副生成物が関与するこ
とは明らかである。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、接触気相酸化の方法により製造された粗製(メタ)
アクリル酸からアルデヒドを分離する方法であり、その
際、粗製(メタ)アクリル酸に第1級アミンおよび/ま
たはその塩を添加し、この混合物から(メタ)アクリル
酸を蒸留により除去し、その際前記した被膜形成を減少
させることである。
【0017】
【課題を解決するための手段】従って、接触気相酸化法
により製造された粗製(メタ)アクリル酸からアルデヒ
ドを分離するため、粗製(メタ)アクリル酸に第1級ア
ミンおよび/またはその塩を添加し、その混合物から
(メタ)アクリル酸を蒸留により分離する方法におい
て、粗製(メタ)アクリル酸を蒸留による処理の前に添
加される第1級アミンおよび/またはその塩に加えて、
少なくとも1種の有機スルホン酸および/またはその塩
(特にアルカリ金属塩)を添加することを特徴とする粗
製(メタ)アクリル酸からアルデヒドを分離する方法が
見出された。有機スルホン酸を水に添加する際に25℃
でその表面張力を減少させるように供給する場合有利で
ある。原則として、添加される第1級アミン化合物1モ
ルあたり、1種以上の有機スルホン酸少なくとも0.1
モル、しかし5モル未満を添加する。それというのもこ
の添加量を越えると改善された作用は達成されないため
である。添加された第1級アミン化合物1モルあたり1
種以上の有機スルホン酸0.5〜2モルを添加するのが
有利である。
【0018】1種以上の有機スルホン酸の添加は蒸留に
よる後処理の直前に行うのが有利である。つまり、粗製
(メタ)アクリル酸は、有利にまず第1級アミン化合物
だけを添加し、この混合物自体を有利に適当な時間放置
し(反応時間は温度に依存する;20〜100℃の温度
で反応時間は数分から数時間の間;適用技術的に有利
に、この混合物はそれ自体室温で放置される)、次い
で、1種以上のアルキルスルホン酸化合物が添加され、
引続き蒸留により後処理される。さらに、有機スルホン
酸の添加は蒸留塔の塔底、塔頂または塔への還流を介し
て行われる。有機スルホン酸の添加はすでに被膜形成が
行われている場合でも成果がある。
【0019】適当な有機スルホン酸は、たとえば一般
式: R1−SO3H [式中、R1はC1〜C20アルキルを表す]で示されるア
ルキルスルホン酸である。
【0020】さらに、このアルキルスルホン酸の塩、特
にアルカリ金属塩が適当である。有利な代表物はメタン
スルホン酸およびその塩である。
【0021】さらにアリールスルホン酸およびその塩も
適当である。適当なアリールスルホン酸化合物はトルエ
ンスルホン酸、たとえばp−トルエンスルホン酸、ベン
ゼンスルホン酸、フェノールスルホン酸、キシレンスル
ホン酸、ジブチルナフタリンスルホン酸およびそれらの
塩、特に、これらのアルカリ金属塩である。しかし、ア
ルキルアリールスルホン酸およびそれらの塩も特に適し
ており、これらの中でも、アルキル置換基を有するよう
なものが有利である。アリールは有利にベンゼン−また
はナフタリン環系である。
【0022】アルキル基は5〜16個のC原子を有する
のが有利である。
【0023】特に適しているのは、アルキルベンゼンス
ルホン酸およびその塩、つまり一般式:
【0024】
【化1】
【0025】[式中、Mは水素またはその他のカチオ
ン、たとえばアルカリ金属イオンを表し、R2はC5〜C
16アルキルを表す]で示される化合物である。
【0026】有利に、R2はC8〜C12アルキルである。
【0027】前記した一般式のアルキルベンゼンスルホ
ン酸化合物の中で、ドデシルベンゼンスルホン酸および
その塩が優れた位置を占めている。これは、一般式:
【0028】
【化2】
【0029】[式中、n、mは整数を表し、総和が9で
なければならない]で示されるドデシルベンゼンスルホ
ン酸化合物が該当する。一般的に、アリールスルホン酸
化合物は有利に完全な酸の形で添加される。つまり、ア
リールスルホン酸は有利な添加物である。これは、同様
にアルキルスルホン酸化合物ならびにアラルキルスルホ
ン酸化合物にも該当し、これらも同様に本発明により添
加すべき有機スルホン酸化合物として適している。
【0030】適当な添加すべき第1級アミンおよび/ま
たはその塩は、すでに先行技術にとってその添加が推奨
された全てのものである。このようなものととして、た
とえば、ヒドラジンおよびその誘導体、たとえばグアニ
ルヒドラジン(アミノグアニジン)、およびフェニルヒ
ドラジン、有利に12個までのC原子を有する芳香族ア
ミン、たとえばアニリン、o−、m−、p−トルイジン
およびo−、m−、p−アニリン、アミノカルボン酸、
たとえばグリシン、アミノアルコール、たとえばエタノ
ールアミン(2−アミノエタノール)、しかし1〜12
個のC原子を有する鎖状の、分枝鎖のおよび環状の脂肪
族アミン、たとえばメチルアミンが挙げられる(簡略化
のために単にアミノ形で記載した;これらの塩も相応し
て存在する)。もちろん、多価の第1級アミンも挙げら
れる。つまり、1より多くの、たとえば2、3または4
個の−NH2基を有する化合物も適している。たとえば
1,2−ジアミノエタン、プトレシン(テトラメチレン
ジアミン)、カダベリン(ペンタメチレンジアミン)が
挙げられる。もちろん−NH2−ならびに−SO3基を有
するような化合物、たとえばスルファニ酸(4−アミノ
ベンゼンスルホン酸)も適している。
【0031】添加すべき第1級アミンの適当な塩は、特
にその炭酸水素塩、硝酸塩、硫酸塩または塩化物であ
る。たとえば、アミノグアニジン−炭酸水素塩が挙げら
れ、その際、アミノグアニジン−炭酸水素塩は有利に添
加されたアミノグアニジン化合物である。特に有利なの
は、添加すべき組合せはもっぱらアミノグアニジン−炭
酸水素塩とドデシルベンゼンスルホン酸とからなる。
【0032】もちろん、本発明による方法は、(メタ)
アクリル酸(この場合粗製(メタ)アクリル酸ではな
い、つまり、C3〜C4化合物の気相接触酸化により得ら
れ、ひいては本来他の理由からアルデヒド性の不純物を
有する)からアルデヒドを分離するためにも適用するこ
とができる。
【0033】本発明により変性した粗製(メタ)アクリ
ル酸の蒸留による後処理は、減圧で、有利に≦100m
bar、原則として10から100mbarで行われ
る。相応して、関連する沸点は通常70から105℃の
範囲内にある。
【0034】本発明の方法は、メタクロレインから出発
して気相接触酸化の製造が行われた粗製メタクロレイン
の場合に、特にメタクロレインがt−ブタノール、イソ
ブタンまたはイソブテンの気相接触酸化によりまたは欧
州特許第92097号または欧州特許第58927号明
細書によるホルムアルデヒドとプロピオンアルデヒドと
の反応により製造された場合、およびこれは特に、一般
式I: Mo12BiaFeb1 c2 d3 e4 gn [式中、変数は次のものを表す: X1はニッケルおよび/またはコバルト X2はタリウム、アルカリ金属および/またはアルカリ
土類金属 X3はリン、ヒ素、ホウ素、アンチモン、スズ、セリウ
ム、鉛、ニオブおよび/またはタングステン X4はケイ素、アルミニウム、チタンおよび/またはジ
ルコニウム、 aは0.5〜5.0 bは0.01〜3.0 cは3.0〜10.0 dは0.02〜2.0 eは0〜5.0 fは0〜10および nは式I中の酸素の他の元素の原子価および頻度により
決定される]で示される触媒活性材料の使用下で、30
0〜400℃の温度で、特別な温度進行を度外視し、さ
もないと先願のドイツ連邦共和国特許出願P40232
39.5(O.Z.0050/41774)の条件下で
行われたt−ブタノール、イソブタンまたはイソブテン
の気相接触酸化の場合、および生じたメタクロレインを
中間精製なしで継続酸化にしようした場合に特に重要で
ある。
【0035】もちろん本発明による方法は、重合阻害
剤、たとえば空気、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノエ
チルエーテル、パラニトロソフェノール、パラメトキシ
フェノールまたはフェノチアジンの存在で行われる。
【0036】通常、これは粗製(メタ)アクリル酸に対
して50〜1000ppmの量で使用される。
【0037】本発明による方法は、重合阻害剤として芳
香族ヒドロキシ化合物、たとえばヒドロキノンおよびヒ
ドロキノンモノメチルエーテルの存在で使用するのが特
に有利である。
【0038】本発明による方法は、一方で、粗製(メ
タ)アクリル酸からのアルデヒド系の不純物の特に有効
な蒸留による分離を行い、他方でそれにより生じる被膜
形成を十分に抑制することにより優れている。従って、
本発明は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第42016
97号明細書に記載されたような連続的実施のために特
に適している。
【0039】
【実施例】
例1 欧州特許第58927号明細書の例1に従って、ホルム
アルデヒドおよびプロピオンアルデヒドの縮合により、
引続き共沸蒸留によりメタクロレインを製造した。これ
から欧州特許第297445号明細書の実施例に従って
(接触気相酸化)メタクリル酸水溶液を得た。これを酸
化のために使用した合成空気(新鮮空気)と共に50℃
〜70℃ですトリッピングし(新鮮空気量は欧州特許第
297445号明細書の表1参照)、その後、ドイツ民
主共和国特許第54354号の例6に従って、イソオク
タン酸で抽出し、その際生じたメタクリル酸/イソオク
タン酸混合物を同様の明細書の例10に従って蒸留によ
り分離した。こうして得られた粗製メタクリル酸に、ア
ミノグアニジン−炭酸水素塩944重量ppm(粗製酸
に対して)を添加し、生じた混合物を室温で軽度に撹拌
しながら約6時間それ自体放置した。
【0040】引続き、こうして処理された粗製−メタク
リル酸を連続的に(0.5l/h)精留塔に塔頂からメ
タクリル酸よりも低い沸点の不純物の分離のために供給
した。この塔の塔底排出物を連続的に蒸留容器に導入
し、メタクリル酸を塔頂を介して高い純度で留去した
(容器温度:105℃、圧力:100mbar、生じた
メタクリル酸のアルデヒド純度<1ppm CO(メタ
クロレインとして計算))。使用した精留塔は断熱の二
重壁に構成された充填塔(直径:50mm、長さ:1
m、5mmネットワイヤー螺旋、塔底温度:105℃、
圧力:100mbar)。
【0041】2時間の連続的稼働時間の直後に、精留塔
の塔底および蒸留容器中では著しい固形物の沈殿(淡黄
褐色のスラッジ)が示され、これは一方で熱伝導を阻害
する被膜形成を引き起し、他方で導管およびポンプの閉
塞を引き起し、その結果、装置を3時間後に止めなけれ
ばならなかった。
【0042】この実施例は、同じ条件下で繰返したが、
蒸留による後処理の前にアミノグアニジン−炭酸水素塩
の添加する量と同じ量のドデシルベンゼンスルホン酸塩
を添加した。48時間の連続的稼働時間の後に、精留塔
の塔底および蒸留容器中になお固形物の沈殿は確認され
なかった。生じたメタクリル酸のアルデヒド純度は同様
に<1ppm CO(メタクロレインとして計算)であ
った。
【0043】両方の場合、重合阻止剤としてヒドロキノ
ンメチルエーテル200ppm(粗製酸の重量に対し
て)の存在で作業した。
【0044】例2 連続的に作業すべきガラス製の精留塔(この精留塔の蒸
発器はガラス製の対流循環蒸発器であり、これは金属製
の電気的に加熱可能なキャンドルを用いて加熱された)
中へ、蒸発器を介して連続的に粗製アクリル酸(これ
は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第4302991号
明細書の例B1によるアクロレインの接触気相酸化およ
び引続きドイツ連邦挙和国特許出願公開第213639
6号明細書の例B1による反応ガスの後処理により得ら
れた)140ml/hを供給した。同量の粗製酸を蒸発
器から連続的に取出した。蒸発した粗製酸を精留塔の上
方で凝集させ、返送物として塔頂に同量で再度供給し
た。塔の安定は塔頂を介してフェノチアジンを用いて行
った。粗製アクリル酸は蒸発器中への供給の前にその重
量の1100ppmのアミノグアニジン炭酸水素塩を添
加した。精留の間に加熱キャンドルには被膜形成が生
じ、その量は40時間の稼働時間の後に秤取された。こ
の結果を次の表に示した。この表は、粗製アクリル酸は
その蒸発器への供給の直前に、含まれるアミノグアニジ
ン化合物1モルあたり多様な有機スルホン酸1.5モル
を添加された場合に得られた結果を示した。
【0045】 表 添加したスルホン酸 被膜量(mg) − 400 p−トルエンスルホン酸 50 ドデシルベンゼンスルホン酸 20 メタンスルホン酸 10 キシレンスルホン酸 50 ジブチルナフタリンスルホン酸 70 例3 例2と同様に行うが、アミノグアニジン炭酸水素塩11
00ppmの代りに、ヒドラジンモノヒドレート450
ppmを添加した。5時間の稼働時間の後に被膜形成は
2200mgであった。粗製アクリル酸を蒸発器への供
給の直前に添加したヒドラジン1モルあたりドデシルベ
ンゼンスルホン酸1.5モルを添加した場合、生じた被
膜量は40時間の化合の後に10mgを下回った。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲルハルト ネストラー ドイツ連邦共和国 ルートヴィヒスハーフ ェン ムンデンハイマー シュトラーセ 170 (72)発明者 ホルガー ヘルプスト ドイツ連邦共和国 フランケンタール タ ンネンシュトラーセ 2ベー (72)発明者 ヘルムート レルマー ドイツ連邦共和国 ルートヴィヒスハーフ ェン ボッケンハイマー シュトラーセ 12 (72)発明者 ハンス マルタン ドイツ連邦共和国 フランケンタール モ ーツァルトシュトラーセ 62 (72)発明者 ヘルベルト フォーゲル ドイツ連邦共和国 ルートヴィヒスハーフ ェン ヴォルフスグルーベンヴェーク 17 (72)発明者 ヘルベルト エクスナー ドイツ連邦共和国 ヴァルトゼー テーオ ドール−フォンターネ−シュトラーセ 7

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (メタ)アクリル酸に第1級アミンおよ
    び/またはその塩を添加し、この混合物から(メタ)ア
    クリル酸を蒸留により分離するアルデヒドで汚染された
    (メタ)アクリル酸の精製方法において、アルデヒドで
    汚染された(メタ)アクリル酸を蒸留処理の前に、第1
    級アミンおよび/またはその塩に加えて、少なくとも1
    種の有機スルホン酸および/またはその塩を添加するこ
    とを特徴とするアルデヒドで汚染された(メタ)アクリ
    ル酸の精製方法。
  2. 【請求項2】 アルデヒド系の不純物1モルあたり5モ
    ルまでの第1級アミンおよび/またはその塩を添加する
    請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 添加した第1級アミン化合物1モルあた
    り、5モルまでの少なくとも1種の有機スルホン酸およ
    び/またはその塩を添加する請求項1または2記載の方
    法。
  4. 【請求項4】 アルデヒド系不純物1モルあたり、第1
    級アミンおよび/またはその塩1〜3モル、ならびに添
    加された第1級アミン化合物1モルあたり、少なくとも
    1種の有機スルホン酸および/またはその塩0.5〜2
    モルを炭化する請求項1から3までのいずれか1項記載
    の方法。
  5. 【請求項5】 添加された第1級アミン化合物がヒドラ
    ジンおよび/またはヒドラジン誘導体である請求項1か
    ら4までのいずれか1項記載の方法。
  6. 【請求項6】 添加された第1級アミン化合物がアミノ
    グアニジンおよび/またはその塩である請求項1から5
    までのいずれか1項記載の方法。
  7. 【請求項7】 添加された第1級アミン化合物がアミノ
    グアニジン−炭酸水素塩である請求項1から6までのい
    ずれか1項記載の方法。
  8. 【請求項8】 添加されたスルホン酸化合物がドデシル
    ベンゼンスルホン酸である請求項1から7までのいずれ
    か1項記載の方法。
  9. 【請求項9】 アルデヒドで汚染された(メタ)アクリ
    ル酸が、接触気相酸化法により製造された粗製(メタ)
    アクリル酸である請求項1から8までのいずれか1項記
    載の方法。
  10. 【請求項10】 連続的に実施する請求項1から9まで
    のいずれか1項記載の方法。
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