JPH0753688B2 - メタクリル酸の精製方法 - Google Patents

メタクリル酸の精製方法

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JPH0753688B2
JPH0753688B2 JP25468787A JP25468787A JPH0753688B2 JP H0753688 B2 JPH0753688 B2 JP H0753688B2 JP 25468787 A JP25468787 A JP 25468787A JP 25468787 A JP25468787 A JP 25468787A JP H0753688 B2 JPH0753688 B2 JP H0753688B2
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methacrylic acid
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はメタクリル酸の新規な精製法に関する。さらに
詳しくはイソブチレン、第3級ブタノール、メタクロレ
インまたはイソブチルアルデヒドの気相接触酸化反応に
よってメタクリル酸を製造するプロセスにおいて、酸化
反応器から出たメタクリル酸含有ガスを冷却して得られ
るメタクリル酸水溶液から高純度でかつ高品質のメタク
リル酸を得るための精製方法に関する。
〔従来の技術と問題点〕
イソブチレン、第3級ブタノール、メタクロレインまた
はイソブチルアルデヒドを水蒸気の存在下に分子状酸素
で一段または二段の反応で接触酸化して得られる反応ガ
ス中には目的物のメタクリル酸のほかに、たとえばギ
酸、酢酸、プロピオン酸、マレイン酸、シトラコン酸、
安息香酸、トルイン酸、テレフタル酸等のカルボン酸類
やホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンア
ルデヒド、メタクロレイン、ベンズアルデヒド、トルア
ルデヒド、フルフラール等のアルデヒド類が副生物とし
て含まれる。これらの不純物の大部分は抽出や蒸留等の
通常の精製手段により高純度の製品とすることができ
る。しかし微量に含まれる不純物を除去することは難し
く、たとえばマレイン酸やシトラコン酸およびアルデヒ
ド類を完全に除去することは困難である。特にアルデヒ
ド類が含まれる場合は、紫外部領域に吸収がみられ、重
合反応時に重合が抑制されて長い反応時間を要したり、
得られたポリマーが着色をきたす等の不都合な現象をひ
き起すことが多い。
メタクリル酸中に含まれるアルデヒド類の除去方法とし
ては、ヒドラジン、エチレンジアミン、アニリン、ポリ
アミン等のアミン類(特開昭49-51217、同52-23017)、
エチレングリコール(特開昭58-128336)、重亜硫酸塩
(特開昭59-44337、同59-44338、同59-93027、同60-252
44)、メタカプタン類(特開昭60-6635)、レゾルシ
ン、ピロガロール、α−ナフトール(特開昭60-13054
6)等を添加する方法が夫々知られている。しかしなが
ら、アミン類はアルデヒド除去効果が充分でなく処理後
の蒸留工程で重合を起こし易い。グリコール、重亜硫酸
塩、メルカプタン類も除去効果が弱く、多量に添加する
必要があり、添加物質によるメタクリル酸の二次汚染や
反応損失の原因となる。またレゾルシン等のフエノール
類は、硫酸、塩酸等の強酸性物質の共存下においてはじ
めて除去効果が発揮されるものであり、操作が煩雑化す
ると共に実装置においては高級な設備材質を選定使用す
る必要がある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者らは上記した問題点を解決し、メタクリル酸中
に含まれる微量のマレイン酸やアルデヒド類を簡便かつ
有効に除去する方法について研究した結果、特定の重合
禁止剤の存在下において、メタアミノフエノール、メタ
フェニレンジアミンおよびメタトルイレンジアミンがこ
れら不純物の除去に卓越した効果を発揮することを見出
し、本発明を完成した。
すなわち本発明は、イソブチレン、第3級ブタノール、
メタクロレインまたはイソブチルアルデヒドの気相接触
酸化反応によってメタクリル酸を製造するに際し、該反
応によって得られる粗メタクリル酸を下記一般式(I) (式中、R1は水素原子、C3〜C6のアルキル基、フェニル
基、パラトリル基、パラメトキシフェニル基またはβ−
ナフチル基を表わし、R2は水素原子、フェニル基、パラ
トリル基またはβ−ナフチル基を表わす。)で表わされ
るパラフェニレンジアミン類またはそれらの混合物の存
在下に、メタアミノフェノール、メタフェニレンジアミ
ンおよび/またはメタトルイレンジアミンと接触処理し
たのち、蒸留精製することを特徴とするメタクリル酸の
精製方法を提供するものである。
〔発明の具体的説明〕
メタクリル酸は、通常、イソブチレン、第3級ブタノー
ル、メタクロレインまたはイソブチルアルデヒドを一段
ないしは二段の触媒層によって接触酸化して得られる。
このような方法において、メタクリル酸は反応生成ガス
を冷却凝縮捕集したメタクリル酸を含む水溶液から溶剤
抽出した後、抽出溶剤分離工程、軽沸点物分離工程およ
び重質物分離工程の蒸留操作を経て精製される。
しかし接触酸化反応によって得られたメタクリル酸中に
は前述したように多種類の不純物が含まれ、通常の精製
手段によってこれら不純物を実質的に取り去り高品質の
メタクリル酸を得ることは困難である。本発明者らは特
に製品に悪影響をもたらす二塩基酸やアルデヒドなどの
除去困難な不純物を除去する方法として、メタアミノフ
ェノール、メタフェニレンジアミンまたはメタトルイレ
ンジアミン等で処理したのち、蒸留精製する方法を提案
した。該方法は不純物除去に卓越した効果を発揮するが
蒸留精製中に稀に重合を惹起することがある。すなわ
ち、処理原液の種類、使用する重合禁止剤の種類、蒸留
塔の構造、蒸留塔操作条件と操作方法等の不適切な取扱
いにより、蒸留塔内部や缶液中に重合物が析出し、長期
に亙る連続蒸留を不能に至らしめることがある。メタク
リル酸の蒸留に際して、重合防止のために重合禁止剤を
使用することが広く行なわれ、特にハイドロキノン、ハ
イドロキノンモノメチルエーテル、フェノチアジン等が
よく知られている。しかし本発明の不純物除去処理にお
いては、これらの汎用の重合禁止剤では十分に重合を防
止することができず、満足すべき結果が得られない。本
発明者らはさらに研究を重ねた結果、接触酸化反応によ
って得られるメタクリル酸中に特有の有害不純物を、メ
タアミノフェノール、メタフェニレンジアミンまたはメ
タトルイレンジアミンにより除去精製するに際して、一
般式(I)で表わされるパラフェニレンジアミン類がす
ぐれた重合禁止効果を発揮することを見出し本発明を完
成したものである。
本発明の方法において処理される粗メタクリル酸として
は、前記工程のどの部分のものでもよく、メタクリル酸
水溶液、メタクリル酸含有抽出液、抽出溶剤分離後のメ
タクリル酸、軽沸点物分離後のメタクリル酸あるいは重
質物分離後のメタクリル酸等のいずれにも適用できる
が、最小量の添加物により最大の除去効果を得るために
は、軽沸点物および重物質を分離後、即ち、抽出溶剤を
分離後、酢酸、アクリル酸、プロピオン酸およびイソ酪
酸等の低沸点成分を除去した後、引続き重合禁止剤、ポ
リマー、その他の高沸点成分を缶出液として分離した後
の最終精密蒸留に付されるメタクリル酸に対して適用す
ることが望ましい。このようなメタクリル酸は、前工程
において添加、蓄積された重合禁止剤が実質的に除去さ
れているため、メタアミノフェノール、メタフェニレン
ジアミンまたはメタトルイレンジアミンの添加処理によ
り重合不安を引き起し易く、本発明の効果が明瞭に発揮
される。本発明の方法はまたメタクリル酸とメタノール
とから陽イオン交換樹脂によってメタクリル酸メチルを
製造する工程において回収される未反応のメタクリル酸
に対しても適用することができる。
本発明において使用するメタアミノフェノール、メタフ
ェニレンジアミンおよび/またはメタトルイレンジアミ
ンの量は、メタクリル酸中に含まれる不飽和二塩基酸に
もとずくカルボン酸基およびアルデヒド基に対して等モ
ル以上、好ましくは2倍モル以上、特に好ましくは3倍
モル以上である。メタクリル酸製造工程における実液中
の微量の多成分の不純物を厳密に分析することは困難で
あり、また本発明を適用するメタクリル酸がどのような
分離精製工程を経てきたかによっても異なるが通常は定
量可能な不飽和二塩基酸にもとずくカルボン酸基および
アルデヒド基に対して3〜10倍モルの範囲で使用され
る。
メタアミノフェノール、メタフェニレンジアミンおよび
/またはメタトルイレンジアミンとメタクリル酸との接
触処理は常温下で両者を混合するだけでもよいが、反応
処理を短時間に完結させるために50〜100℃の温度範囲
に加熱することが好ましい。接触処理時間は通常1〜60
分でよいが、通常メタアミノフェノール、メタフェニレ
ンジアミンおよび/またはメタトルイレンジアミンを加
えたメタクリル酸は続く蒸留工程において加熱されるた
め、特別な加温処理を省略することもできる。たとえば
メタアミノフェノール、メタフェニレンジアミンおよび
/またはメタトルイレンジアミンをメタクリル酸蒸留塔
の供給液、缶液または塔内へ所定量添加するだけの簡便
な操作で実施することも可能である。
本発明において重合禁止剤として使用する一般式(I)
で表わされるパラフェニレンジアミン類の具体例として
は、N,N′−ジフェニル−パラフェニレンジアミン、N,
N′−ジトリル−パラフェニレンジアミン、N,N′−ジ−
β−ナフチル−パラフェニレンジアミン、N−フェニル
−N′−トリル−パラフェニレンジアミン、N−フェニ
ル−N′−イソプロピル−パラフェニレンジアミン、N
−フェニル−N′−(1,3−ジメチルブチル)−パラフ
ェニレンジアミン、N−(パラメトキシフェニル)−パ
ラフェニレンジアミン、4−アミノジフェニルアミンお
よびパラフェニレンジアミンなどがある。これらの重合
禁止剤の使用量は、その使用条件により異なるが、通常
は蒸留塔に供給するメタクリル酸またはその溶液に対し
て0.005〜1.0重量%、好ましくは0.01〜0.5重量%を添
加して使用する。また、本発明において、ハイドロキノ
ン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、フェノチアジ
ン等の汎用の重合禁止剤と併用しても何ら差支えない。
〔発明の効果〕
本発明の方法により温和な条件下に極めて簡便な操作で
メタクリル酸中に含まれるマレイン酸やアルデヒド類を
効率よく除去することが可能となった。また得られる高
純度メタクリル酸には着色もなく、ポリマーの製造にお
いても重合挙動の異常現象は認められない。
〔実施例〕
実施例1 高純度メタクリル酸1kgに不純物としてフルフラール、
ベンズアルデヒドおよびパラトルアルデヒドを各々10pp
mとマレイン酸100ppmを添加し、第1表に示す試薬を所
定量添加し80℃で2時間加熱処理したのち不純物を分析
し、各々の除去率を算出した。猶、表中の実験番号1〜
8は本発明の示例であり、実験番号9〜18は比較例であ
る。なお、フルフラール、ベンズアルデヒドおよびパラ
トルアルデヒドについては反応液を中和したのちガスク
ロマトグラフで分析し、マレイン酸については液クロマ
トグラフで分析した。
実施例2 イソブチレンを気相接触酸化して得られる粗メタクリル
酸を精製して、ハイドロキノンモノメチルエーテルを30
0ppm含有するメタクリル酸を得た。このメタクリル酸に
本発明のアルデヒド類除去のための添加試薬100ppm、お
よび各種重合禁止剤200ppmを添加し、高さ20cmの充填塔
を付けた100mlナス型フラスコに50g張込み、引続き同メ
タクリル酸を80g/hrでフラスコに連続的に供給しながら
常法に従って蒸留した。圧力50mmHg、缶液温度92〜95℃
で、1.5時間蒸留を続けたのち残った缶液(約125〜130
g)中の不溶物を炉別した。
添加試薬の効果: 蒸留メタクリル酸を10mmのガラスセルを使用し、340nm
の着色(−logT)を測定した。表中の○は0.01以下を示
し、×は0.05以上を示す。
重合禁止剤の効果: 蒸留缶液中の不溶物濃度を測定した。表中の○は100ppm
以下を、△は100〜200ppmを、×は1000ppm以上を示す。
第2表に結果を示した。表中の受験番号1〜9は本発明
の示例であり、実験番号10〜15は本発明の添加試薬また
は重合禁止剤を使用しない比較例である。なお実験番号
11、13は重合禁止剤の添加量を500ppmに増量した例であ
る。
実施例3 イソブチレンを気相接触酸化し、冷却して凝集補集して
得られたメタクリル酸水溶液を沈降濾過して副生する固
型分を分離したのちヘキサンでメタクリル酸を抽出し
た。この抽出液よりヘキサンおよび低沸点成分を蒸留除
去した後、段数20段のオールダショウカラムで50mmHgの
減圧下、還流比0.5で連続蒸留し、メタクリル酸を高沸
点成分から分離した。このメタクリル酸中にはマレイン
酸50ppm、フルフラール30ppm、ベンズアルデヒド50ppm
および重合禁止剤としてハイドロキノンモノメチルエー
テル100ppmが含まれている。上記メタクリル酸に添加試
薬としてメタアミノフェノール、メタフェニレンジアミ
ンおよびメタトルイレンジアミンから選ばれた1種を5
倍モルと、重合禁止剤としてN,N′−ジフェニルパラフ
ェニレンジアミン、N−フェニル−N′−イソプロピル
パラフェニレンジアミンおよびN−フェニル−N′−
(1,3−ジメチルブチル)−パラフェニレンジアミンか
ら選ばれた1種を300ppm添加し、上記20段オールダショ
ウカラムで同様に連続蒸留した。添加試薬と重合禁止剤
の9種の組合せの全てにおいて重合物の析出がなく、10
時間以上の連続蒸留が可能であった。また製品中に含ま
れる上記不純物は、それぞれガスクロマトグラフおよび
液クロマトグラフの検出限界値以下であり、着色はいず
れも0.01以下であった。一方、重合禁止剤としてはハイ
ドロキノンモノメチルエーテルまたはフェノチアジンを
300ppm使用した場合は、蒸留開始後間もなく重合物の析
出が始まった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−14903(JP,A) 特開 昭63−162652(JP,A) 特開 平1−96146(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】イソブチレン、第3級ブタノール、メタク
    ロレインまたはイソブチルアルデヒドの気相接触酸化反
    応によってメタクリル酸を製造するに際し、該反応によ
    って得られる粗メタクリル酸を下記一般式(I) (式中、R1は水素原子、C3〜C6のアルキル基、フェニル
    基、パラトリル基、パラメトキシフェニル基またはβ−
    ナフチル基を表わし、R2は水素原子、フェニル基、パラ
    トリル基またはβ−ナフチル基を表わす。)で表わされ
    るパラフェニレンジアミン類またはそれらの混合物の存
    在下に、メタアミノフェノール、メタフェニレンジアミ
    ンおよび/またはメタトルイレンジアミンと接触処理し
    たのち、蒸留精製することを特徴とするメタクリル酸の
    精製方法。
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