JPH09208520A - ブチルアクリレートの製造方法 - Google Patents

ブチルアクリレートの製造方法

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JPH09208520A
JPH09208520A JP8352930A JP35293096A JPH09208520A JP H09208520 A JPH09208520 A JP H09208520A JP 8352930 A JP8352930 A JP 8352930A JP 35293096 A JP35293096 A JP 35293096A JP H09208520 A JPH09208520 A JP H09208520A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 n−ブチルアクリレートを高い収率及び実質
的にアクリル酸を含まない高い純度で製造するための改
良された方法を提供する。 【解決手段】 n−ブチルアクリレートを製造するため
の酸接触エステル化プロセスにおいて、1.酸接触エス
テル化中に生成した重質生成付加物を加水分解し、回収
し、加水分解回収ユニット(HRU)から価値のある反
応物質ついて再循環させる、加水分解回収部分;2.熱
分解反応容器における処理の後に、更なる価値のある反
応物質を回収し、再循環させる、好ましくはHRUと共
に用いられる熱分解反応容器部分;3.粗n−ブチルア
クリレート流を、アクリル酸分離カラムを通して効率的
に蒸留し、それによって、実質的にアクリル酸を含まな
いn−ブチルアクリレートを高収率で得る、工程を含む
ことを特徴とする製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、ブチルアクリレートを製造する
ための改良された方法に関する。更に詳しくは、本発明
は、ブチルアクリレートのための酸触媒エステル化工程
における1以上の工程流から、n−ブタノール(BuO
H)、アクリル酸(AA)、及びn−ブチルアクリレー
ト(BA)を蒸留し、且つ、回収して再循環する新規な
方法に関する。本発明は、一つはより高い沸点を有する
それらのアダクトから価値のある反応物質を加水分解に
よって回収する方法に関し、第2の部分は、実質的にA
Aを含まないBAを得る粗生成物の改良された蒸留に関
する、二つの新規な工程部分を包含するものである。本
発明の加水分解による回収の部分は、また、BAの他に
選択されたアクリル酸エステルを製造する方法において
も有用である。更に詳しくは、本発明は、BAを高い純
度及び高い収率で製造するための、より高効率の連続方
法に関する。
【0002】AAのアルコールによる直接エステル化は
平衡工程である。平衡定数によってAA及びアルコール
の転化の全速度及び程度が決定する。したがって、連続
して高い転化率を得るためには、混合物を平衡状態に近
づけてはならない。従来は、AAよりも過剰のアルコー
ルを用いて、エステル化の水を、アルコールエステル及
び水との共沸物として蒸留によって除去して、AAの高
い転化速度を保持している。共沸物は、エステル化反応
容器の上に直接載置された蒸留カラムを介して除去され
る。メチル又はエチルエステルの場合には、エステル化
の水、過剰のアルコール及び生成エステルを、蒸留カラ
ムの塔頂から除去し、これらは実質的にAAを含まな
い。水抽出によってアルコールを除去し、これを蒸留に
よって濃縮して、反応容器に再循環する。洗浄したエス
テルを共沸によって脱水し、最終的に蒸留して、純粋な
エステル生成物を得る。しかしながら、ブチルアクリレ
ート製造においては、反応水、過剰のアルコール及び生
成エステルからのアクリル酸の分離はより困難であり、
連続法のエステル化反応容器からの蒸留物は、通常1〜
3%のAAを含んでいる。このAAは、通常、水性苛性
物中に抽出される。このAAの一部を得られた水性塩溶
液から、強酸による酸性化と引き続く有機溶媒、例えば
ブチルアクリレート又はブチルアクリレート/ブタノー
ル混合物中に抽出することによって回収することは可能
であるが、大量の水性排出流に多くの量が損失すること
は避けられない。ブチルアクリレート及び過剰のブタノ
ールは、次に共沸によって脱水され、過剰のブタノール
が生成エステルからブタノール/ブチルアクリレート共
沸物として分離され、エステル化反応に再循環される。
最終的な蒸留によって純粋なブチルアクリレートが得ら
れる。いずれの場合にも、少量の流出流がエステル化反
応容器から除去され、少量の塔底流が最終生成蒸留物か
ら取り出されて、工程から高沸点副生成物及び禁止剤残
留物が除去される。これらの流は、ストリッピングされ
て、遊離のAA、アルコール及びアルキルアクリレート
の有価値物が回収されるが、高沸点副生成物中に存在し
ている有価値物は、殆ど又は全く回収されない。したが
って、C1 〜C4 エステルを製造する従来の方法におい
ては、高沸点副生成物に対する収量損失が起こり、C4
プロセスにおいては、AAをブタノール、水及びエステ
ルから分離する困難性のために、更にAAの直接損失が
起こる。
【0003】工程中に形成されたそれらの高沸点アダク
ト(所謂、「重質生成物(heavy ends)」で
あり、BA製造においては例えばブチルβ−ブトキシプ
ロピオネート及び硫酸のエステルが挙げられる)から反
応物質を回収し再循環する技術においては、僅かに限定
された成功しかなされていない。例えば、エチレン及び
AAからのエチルアクリレート(EA)製造について
は、米国特許第4,968,834号(834特許)
は、蒸留カラムの塔底からの硫酸残留物及び他のアダク
ト流出物を含む「消費黒色酸(spent black
acid)」からEAを回収する方法が記載されてい
る。834特許方法においては、アルコール溶媒を用い
てエチルアクリレートの塔頂蒸留回収を容易にしてお
り、黒色酸残留物を水性アルカノール混合物で処理して
いる。いずれの物質も、EA製造反応容器には直接戻し
ておらず、また、黒色酸流を生成する蒸留カラムに戻し
てもいない。したがって、834特許方法は、エタノー
ル、EA及びAAを、エチレン/AA工程の反応容器か
ら単離した水性処理によってのみ部分的に回収している
に過ぎない。他の方法は、反応流出流から遊離のAA、
BA及びBuOHを部分的に回収する蒸留ユニット(し
ばしば「流出流ストリッパー」と称される)を用いてい
るが、重質生成物がその操作で回収される程度であり、
これらは、化学的に高沸点(重質生成物)の形態で残留
し、所望の有価値のAA、BA及びBuOHの形態には
転化されない。
【0004】蒸留はBA製造において通常的に用いられ
ている。例えば、米国特許第4,012,439号(4
39特許)においては、反応容器エステル化混合物をA
A分離カラムを通して蒸留して、BA、ブタノール及び
水の塔頂混合物を得て、カラム塔底からは濃縮AA流を
得てこれを反応容器に戻す、BAの連続製造法が記載さ
れている。439特許方法においては、AAから塔頂混
合物を分離しながら、水性相蒸留物の極めて高い割合
(>97%)をAA分離カラムの塔頂に再循環してい
る。この高い割合の水性再循環(即ち、約32:1の水
性還流比を有する)は、不利なことに、大量の水をプロ
セスに戻す際に大型のカラム及び大きなエネルギー消費
を必要とする。
【0005】したがって、アクリル酸アルキルエステル
(アルキルアクリレート)、特にBAの酸触媒製造にお
いては、大きなエネルギーの使用及び反応物質の回収と
いう問題が未だに存在する。アクリル酸エステル、例え
ばBAの製造中に形成するそれらのより高沸点で重質の
アダクトから反応物質を回収し、回収された反応物質及
びエステルを、エステル化反応容器又は再使用のために
その他の工程中に再循環するプロセスに対する必要性が
ある。更なる必要性としては、AAからのアクリル酸エ
ステルの蒸留分離を容易にする上で、且つ、特にこれら
の工程が減少されたエネルギー使用で行われる場合には
未反応のAAをより効率的に回収して再循環する上で、
反応の水の使用を効率的にする方法に対する必要性が挙
げられる。これらの必要性の1以上を満足することによ
って、プロセス及び/又は材料の使用の効率性が高めら
れる。更に、かかる改良されたプロセスによって、公知
のプロセスと比較してジブチルエーテル(DBE)副生
成物が減少するならば、更に大きなプロセス効率が得ら
れるであろう。
【0006】本発明者らは、好ましい例としてBAを用
いて、これらの所望の生成物を与える、アルキルアクリ
レートの好収率製造方法を見出した。本発明の新規なプ
ロセスは、「有価値物」即ち反応物質及びアルキルアク
リレート生成物を、プロセス中に生成する重質生成物か
ら回収するものである。本発明の新規なプロセスは、以
下のプロセス部分の少なくともひとつを包含するもので
ある。(1)エステル化反応容器からのものとして、重
質生成物の源と共に加水分解反応容器ユニット(HR
U)から有価値物を回収する;(2)好ましくは加水分
解反応容器と組み合わせて用いられる熱分解反応容器か
ら更なる有価値物を回収する;(3)連続BA法におい
ては特に、効率的な新規な方法でアクリル酸分離カラム
を用いて蒸留して、実質的にAAを含まないBAを回収
する。本発明の新規なプロセスは、エステル化反応容器
を温和な温度及び圧力条件下で、比較的低い酸触媒レベ
ルで操作するので、生成BA中の極めて低いDBEレベ
ルを、有利に与える。
【0007】而して、本発明の加水分解回収部分の最も
広い使用においては、C1 〜C4 アルキルアクリレート
の製造中に生成する重質生成物からAA、C1 〜C4
ルキルアクリレート及びC1 〜C4 アルカノールを回収
する方法であって、 (a)重質生成物、水、残留酸触媒、及び場合によって
は、鉱酸又はスルホン酸から選択される強酸を含む、水
性生成物供給流及び重質生成物供給流の合計を、90℃
〜140℃、圧力50〜1000mmHgに保持された
加水分解反応容器に、水性供給流及び有機供給流の合計
を基準として0.5〜20時間の滞留時間で供給し; (b)水5〜40重量%、及び、残留酸触媒及び場合に
よっては強酸を含む酸少なくとも1重量%の加水分解反
応容器液体濃度を保持しながら、AA、C1 〜C4 アル
キルアクリレート、C1 〜C4 アルカノール及び水を含
む塔頂流を加水分解反応容器から蒸留し; (c)塔頂流を濃縮し; (d)濃縮した塔頂流から、C1 〜C4 アルキルアクリ
レート、C1 〜C4 アルカノール及びAAを含む有機
相、及び、主として水、並びにAA及びC1 〜C4 アル
カノールを含む水性相を分離し; (e)分離した有機相を除去し; (f)分離した水性相を加水分解反応容器に再循環し; (g)加水分解反応容器から、水性生成物供給流及び重
質生成物供給流の合計を基準として20〜70重量%の
加水分解反応容器流出流を取り出す;工程を含むことを
特徴とする方法が提供される。
【0008】特にBA製造に関しては、ブタノールによ
るAAの酸触媒エステル化の間に生成した重質生成物か
らAA、n−ブチルアクリレート(BA)及びn−ブタ
ノール(BuOH)を回収する方法であって、 (a)AA、BA、BuOH、水、重質生成物、残留酸
触媒、及び場合によっては、鉱酸又はスルホン酸から選
択される強酸を含む、水性生成物供給流及び重質生成物
供給流の合計を、90℃〜140℃、圧力50〜100
0mmHgに保持された加水分解反応容器に、水性生成
物供給流及び重質生成物供給流の合計を基準として0.
5〜20.0時間の滞留時間で供給し; (b)水5〜40重量%、及び、残留酸触媒及び場合に
よっては強酸を含む酸少なくとも1重量%の加水分解反
応容器液体濃度を保持しながら、AA、BA、BuOH
及び水含む塔頂流を加水分解反応容器から蒸留し; (c)塔頂流を濃縮し; (d)濃縮した塔頂流から、BA、BuOH及びAAを
含む有機相、及び、主として水、並びにAA及びBuO
Hを含む水性相を分離し; (e)分離した有機相を除去し; (f)分離した水性相を加水分解反応容器に再循環し; (g)加水分解反応容器から、水性生成物供給流及び重
質生成物供給流の合計を基準として20〜70重量%の
加水分解反応容器流出流を取り出す;工程を含むことを
特徴とする方法が提供される。
【0009】本発明の他の態様は、BuOHによるAA
の酸触媒エステル化の間に生成した重質生成物からA
A、n−ブチルアクリレート(BA)及びn−ブタノー
ル(BuOH)を連続的に回収する方法であって、 (a)エステル化反応混合物から、AA、BA、BuO
H及び水を同時に蒸留しながら、AA、BA、BuO
H、水、重質生成物及び残留酸触媒を含むエステル化反
応混合物を含むエステル化反応容器から反応容器流出流
を連続的に取り出し; (b)反応容器流出流、水、場合によっては、鉱酸又は
スルホン酸から選択される強酸、及び場合によっては更
なる重質生成物を含む、水性供給流及び有機供給流の合
計を、90℃〜140℃、圧力50〜1000mmHg
に保持された加水分解反応容器に、水性供給流及び有機
供給流の合計を基準として0.5〜20時間の保持時間
で供給し; (c)水5〜40重量%、及び、残留酸触媒及び場合に
よっては強酸を含む酸少なくとも1重量%の加水分解反
応容器液体濃度を保持しながら、AA、BA、BuOH
及び水を含む塔頂流を加水分解反応容器から蒸留し; (d)塔頂流を濃縮し; (e)濃縮した塔頂流から、BA、BuOH及びAAを
含む有機相、及び、主として水、並びにAA及びBuO
Hを含む水性相を分離し; (f)分離した有機相を除去し; (g)分離した水性相を加水分解反応容器に再循環し; (h)加水分解反応容器から、水性供給流及び有機供給
流の合計を基準として20〜70重量%の加水分解反応
容器流出流を取り出す;工程を含むことを特徴とする方
法が提供される。
【0010】有価値の反応物質の更なる回収は、上記に
記載の加水分解回収と直列させて、熱分解反応容器を用
いることによって重質生成物から行われる。このプロセ
スは、上記記載の加水分解回収法の任意のものと共に、
以下の更なる工程: (a)加水分解反応容器流出流の100%以下を、90
℃〜140℃、圧力20〜200mmHgに保持された
熱分解反応容器に、供給反応容器流出流を基準として
0.5〜20時間の保持時間で供給し; (b)酸少なくとも7.5重量%の熱分解反応容器液体
濃度を保持しながら、AA、C1 〜C4 アルキルアクリ
レート、C1 〜C4 アルカノール及び水を含む熱分解反
応容器塔頂流を熱分解反応容器から蒸留し; (c)熱分解反応容器塔頂流を濃縮し; (d)熱分解反応容器塔頂流から、AA、C1 〜C4
ルキルアクリレート、C1 〜C4 アルカノール及び水を
回収する:工程を用いることによって行われる。
【0011】好ましくはアルキルアクリレートはBAで
ある。BAを製造するための酸触媒連続法においては、
より好ましくは、上記記載の熱分解反応容器を、加水分
解反応容器と直列させて用いる。
【0012】本発明の第2の部分は、BAの連続製造に
関連し、エステル化反応混合物からAAを実質的に含ま
ないn−ブチルアクリレート(BA)を連続的に回収す
る方法であって、 (a)エステル化反応容器に、モル比1:1.1〜1:
1.7のAA及びBuOH、及び酸触媒を連続的に供給
し; (b)AA及びBuOHを反応させて、AAを基準とし
て少なくとも60%の転化率でBAを生成させ、更に、
AA、BA、BuOH、水、重質生成物及び酸触媒を含
むエステル化反応混合物を生成させ; (c)エステル化反応容器から、AA、BA、BuOH
及び水を含む気化混合物を蒸留し; (d)気化混合物を濃縮して、有機相及び水性相を含む
第1の濃縮物を生成させ; (e)有機相の0〜30%を、エステル化反応容器の上
に載置したエントレインメント分離器(entrain
ment separator)に戻し; (f)有機相の70〜100%及び水性相の50〜10
0%を、アクリル酸分離カラムに供給し; (g)アクリル酸分離カラムから、35〜800mmH
gの圧力、8.5:1〜17:1の水性還流比で、ブタ
ノール、ブチルアクリレート及び水の共沸混合物を含む
塔頂混合物を水性モードで蒸留し; (h)蒸留カラムから、アクリル酸富化(acryli
c acid−rich)塔底流を除去し; (i)アクリル酸富化塔底流を、アクリル酸分離カラム
からエステル化反応容器に再循環し; (j)塔頂混合物を濃縮して第2の濃縮物を生成させ; (k)第2の濃縮物を、ブチルアクリレート富化有機相
及び分離された水性相に分離し; (l)実質的にアクリル酸を含まない、ブチルアクリレ
ート富化有機相を除去する;工程を含むことを特徴とす
る方法が提供される。
【0013】実質的にAAを含まないBAの回収は、ま
た、直前に記載の工程(d)、(e)及び(f)をバイ
パスすることによって、気化反応容器混合物を直接AA
分離カラムに供給することによって行うことができる。
気化混合物を直接カラムに供給する場合には、水性還流
比は13:1〜17:1であり、もちろん「第1の濃
縮」がない以外は、他の工程は全て同一である。
【0014】図面を簡単に説明すると、本発明の両方の
部分を具現化する工程が図1に概略的に示され、図2
は、以下に記載する条件下で得られる、酸分離カラムを
通して蒸留することによって得られる有機蒸留物中の残
留AAの量と、水性還流流量比とのグラフである。図1
は装置及びフローラインを示し、エステル化反応容器
1、加水分解反応容器ユニット(HRU)5への供給ラ
イン3、及び関連する流れ及びライン、特に有機相を反
応容器1に戻すライン8及び水性相をHRUに戻すライ
ン7を有している。熱分解反応容器10は、また、関連
するライン、例えば排出ライン、濃縮塔頂流を蒸留し、
分離器31からライン12を通して反応容器1へ戻すた
めのラインを有している。蒸留部分に関して図面を簡単
に説明すると、図1は、エステル化反応容器気化混合物
(この態様においては)を濃縮器62に、且つ、濃縮物
を相分離器14に供給するライン2、及び1以上のライ
ン43、53を通して相分離器からアクリル酸分離カラ
ム15への、及び、場合によっては、水性相の一部をラ
イン42を通してHRUへ供給する、及び場合によって
は、分離器14を用いる場合には、有機相の一部をライ
ン41を通してエントレインメント分離器上載反応容器
1へ供給する、関連するラインを包含している。ライン
54によって、AA分離器カラムへのBuOHの場合に
よって用いる供給が与えられる。アクリル酸分離器カラ
ムからのラインは、AAに富む塔底流を反応容器1へ戻
すライン17、及び蒸留された塔頂混合物を凝縮器63
を通して相分離器18に移送するライン16及び関連す
るライン、水性相20の制御された部分をアクリル酸分
離カラム15の頂部に戻すライン21、分離された水性
相の制御された部分をその後のプロセスに進めるライン
22、及びBAに富む有機相19の全てをその後のプロ
セスに進めるライン23を包含する。ライン52によっ
て、引き続く通常の処理及び最終的なBA製品単離物中
のBA/BuOHが反応容器1に戻される。図1及び2
を以下により詳細に説明する。
【0015】発明の詳細な記述 本発明の第1の部分である、重質生成物から有価値物を
回収する加水分解回収部分は、強酸の公知の能力、例え
ば硫酸のような鉱酸が、用いられる個々の反応:直接エ
ステル化、エステル加水分解、脱水及びretro−M
ichael反応を触媒する能力を利用するものであ
る。而して、エステル及び重質生成物の加水分解が加水
分解反応容器中で起こり、拡張された態様においては脱
水及びretro−Michael付加が熱分解反応容
器中で行われる触媒プロセスは、例えば、BA、BuO
H及びAAの有価値物を、この例に関してはBAエステ
ル化反応容器中の先の反応中に形成される重質生成物成
分から回収する新規で効率的な方法である。重質生成物
は、反応容器及びHRU中で硫酸触媒を用いるBA製造
に関して詳細に例示される。これらの例からは、当業者
は、C1 〜C4 アルキルアクリレートの任意のものの製
造からの類縁「重質生成物」対応物を認識するであろ
う。C1 〜C4 アルキル基は、メチル、エチル、プロピ
ル及びイソプロピル、及びブチル異性体であってよく、
好ましくはn−ブチルであってよい。重質生成物は、反
応物質よりも高い沸点のアダクトであり、ここで例示さ
れるように、ブチルアクリレート生成物の場合には、例
えば、アクリロキシプロピオン酸(AOPA)及びその
ブチルエステル誘導体、β−ヒドロキシプロピオン酸及
びそのブチルエステル誘導体、β−ブトキシプロピオン
酸及びそのブチルエステル誘導体、並びに反応物質の他
の非ポリマーアダクトが挙げられる。更に、アクリル酸
及び硫酸触媒中のマレイン酸及び安息香酸不純物は、マ
レイン酸モノブチルエステル、ブチルベンゾエート及び
モノブチルスルフェートとして存在する。更に、連続プ
ロセスにおける加水分解及び熱分解反応容器の両方の蒸
留流を用いてBA、BuOH及びAAを同時に除去する
ことによって、回収反応を、バッチプロセスにおける平
衡条件を越えて、従って改良されたプロセス収率で行う
ことができる。本発明の加水分解回収部分の他の有利性
は、1以上の更なる重質生成物流を加水分解回収プロセ
ス流中に作用させて、更なる有価値物を回収することが
できるという点である。
【0016】以下のものは、加水分解反応容器中で加水
分解されてAA及び記載されたアルキルアクリレート及
びアルカノールの価値のある回収を与える、水性及び有
機供給流の合計(即ち、重質生成物単独、又は重質生成
物、反応物質及び生成物の混合物)中に存在する重質生
成物質の例である。β−アルキルオキシプロピオネート
のアルキルエステルは、一般的な重質生成物質である。
アルキルエステルのβ位置においては、アルキルオキシ
基の代わりにヒドロキシ基があってもよい。C1 〜C4
アルキルエステルのβ−アクリロキシ酸誘導体を重質生
成物中に存在させることもできる。例えば、ブチル(β
−アクリロキシ)プロピオネートは、BA製造における
重質生成物質中にその対応する酸と共に普通に存在す
る。また、硫酸触媒のC1 〜C4 エステルも存在し、そ
のエステルは硫酸及び対応するC1〜C4 アルカノール
に加水分解される。
【0017】HRU中で起こる反応は、下記の式1及び
2によって表すことができる。
【化1】
【化2】
【0018】ここで、R1 は上記に定義したようなC1
〜C4 アルキル基であり;R2 はC1 〜C4 アルキル基
又はHである。更に、飽和及び不飽和エステル、例えば
安息香酸のC1 〜C4 アルキルエステル及びマレイン酸
のC1 〜C4 アルキルエステル並びにC1 〜C4 アルキ
ルスルフェートを同様に加水分解して、C1 〜C4 アル
カノールの同等物を解離させることができる。更に、H
RUの蒸留流を通してBA、BuOH及びAAを同時に
除去することによって、回収反応を、平衡条件を越えて
改良された全プロセス収率で進行させることができる。
しかしながら、種々の重質物質の由来のカルボン酸をH
RU中で回収することはできず、したがって、これらの
物質に関しては更なる回収工程が必要であり、これは熱
分解反応容器において行われる。
【0019】熱分解反応容器内で起こる反応は、下記の
式3及び4によって表すことができる(R2 は上記に定
義の通りである)。
【化3】
【化4】
【0020】HRU中において(エステルの加水分解を
介して)、β−ヒドロキシプロピオン酸、β−アルコキ
シプロピオン酸及びβ−アクリロキシプロピオン酸のC
1〜C4アルキルエステルをその元の酸に転化させること
は、これらの物質は酸形態で脱水及びretro−Mi
chael付加を受けることが知られているので、有利
である。したがって、熱分解反応容器の比較的乾燥した
条件下では、β−n−ブトキシプロピオン酸及びβ−ヒ
ドロキシプロピオン酸のような化合物は、脱水を受け、
この結果、アクリル酸及びブタノールを回収することが
できる。公知のアクリル酸ダイマー(AOPA)は熱分
解され、2モルのアクリル酸を生成する。ここでも、生
成物を連続的に除去することによって、反応を、平衡条
件を越えて改良された全プロセス収率で進行させること
ができる。
【0021】BA製造において本発明の好ましい連続加
水分解回収部分を作用させる点で図1を参照すると、エ
ステル化反応容器流出流3は、エステル化反応容器1か
ら加水分解反応容器ユニット(HRU)5に供給され
る。本発明の任意の態様の加水分解回収方法を、多プレ
ート反応性蒸留カラム(multiplate rea
ctive distillation colum
n)又は他の多段反応容器(staged react
or)中で行うことができ、好ましくは、連続流攪拌タ
ンク反応容器(CSTR)中のような連続混合条件下で
行う。「流出流」という用語は、反応容器から他の反応
容器又は蒸留カラムのように、一つの容器から他の容器
へ制御可能に取り出される任意のプロセス流を意味す
る。ここでは、エステル化反応容器流出流3は、酸触
媒、水、AA、BA、BuOH及び重質生成物を含み、
重合禁止剤もまた存在する可能性がある。4を通る更な
る流れは水を含んでいてよく、また、硫酸のような鉱酸
又はスルホン酸、例えば、メタン−、ベンゼン−又はト
ルエン−スルホン酸を含んでいてもよい。必要に応じて
鉱酸又はスルホン酸を加えて、HRU中の特定の最小投
与レベルに合致させる。また、エステル化反応容器以外
の源からの重質生成物を含む1以上の更なる流れを加え
てもよい。これらの供給流は、4によって示される1以
上の供給ラインによって加えることができる。更なる重
質生成物は、水性及び有機供給流の合計の80重量%以
下を構成することができる。本発明の全ての態様におい
て、反応容器酸触媒及び鉱酸の両方として用いるのに硫
酸が最も好ましい。記載された供給流のHRU混合物
を、定義された条件下で沸騰状態に保持する。0.5〜
20時間の滞留時間は、HRUに供給される水性供給流
及び有機供給流の合計(「合計」とは、水性及び重質生
成物及び/又は反応容器流出流の合計を意味する)を基
準とする。好ましい滞留時間は、0.5〜5時間、より
好ましくは0.5〜3時間である。塔頂流を6において
HRU混合物から蒸留し、相分離器30中に濃縮(6
0)する。濃縮された塔頂流を、BA、BuOH及びA
Aに富む有機相、及び主として(即ち50%以上が)水
からなり、多少のBuOH及びAAを含む水性相に分離
する。分離された水性相を、7を通して加水分解反応容
器5に戻し、分離された有機相を、流れ8として、この
態様においてはエステル化反応容器1に戻して、価値の
あるBA、BuOH及びAAを引き続く反応及び生成物
回収のために回収する。分離された有機相は、また、ラ
イン43によって分離器14へ、且つ15を通して蒸留
に供給することができる。水性供給流及び有機供給流の
合計の20〜70重量%である未蒸留の残渣は、加水分
解反応容器から加水分解反応容器流出流9として流出
し、更なる取り扱い(例えば、51によって廃棄流とし
て、又は好ましくはライン9によって熱分解反応容器へ
の供給流として)に送られる。
【0022】好ましい態様によって、AA、BA及びB
uOHの更なる回収が行われる。図1に示すように、加
水分解反応容器流出流9は、熱分解反応容器10に供給
され、以下に記載するように処理される。熱分解反応容
器は、HRUと同様の構造のものであってよく、好まし
くはCSTRである。熱分解反応容器液は、好ましくは
硫酸である鉱酸少なくとも7.5重量%に保持され、ま
た、アクリル酸、BuOH、BA、多少の重質生成物及
び残留重合禁止剤を含む。更なる鉱酸又はスルホン酸を
熱分解反応容器液に加えてもよい(供給ラインは図示せ
ず)。熱分解反応容器混合物は、上述の熱分解条件下で
沸騰状態に保持され、塔頂流が熱分解反応容器からライ
ン11を通して蒸留され、61を通して濃縮され、分離
器31に送られる。濃縮物は、AA、BA及びBuOH
を含む有機蒸留物流並びに多少の水を含み、濃縮塔頂流
の全てが、流れ12としてエステル化反応容器に戻さ
れ、価値のあるAA、BA及びBuOHの更なる回収が
行われる。熱分解反応容器残留流13は、更なる取り扱
いのために一般に廃棄流として排出される。好ましいか
より好ましい熱分解反応容器滞留時間は、HRUに関し
て記載したものと同等、即ち、それぞれ0.5〜5時間
及び0.5〜3時間である。
【0023】HRUは、指定された滞留時間を提供する
のに十分な数のプレートを包含する限りにおいて多プレ
ート反応性蒸留カラムであってよい。反応性蒸留カラム
をHRUとして用いる場合には、許容し得る有価値物の
回収を達成するために別の熱分解反応容器ユニットは必
要ない。殆どの製造条件下において、HRUがCSTR
である場合と同様に、熱分解反応容器を加水分解反応性
蒸留カラムと直列にして用いることが好ましい。CST
Rに比較して反応性蒸留カラムの一つの不利な点は、カ
ラムトレー上に固形分が時折堆積することにより、カラ
ム洗浄のための望ましくない休止時間が必要になること
である。
【0024】1以上の更なる供給流を、エステル化反応
容器流出流に、又は直接、加水分解反応容器に加えるこ
とによって、加水分解反応容器及び用いる場合には熱分
解反応容器中で起こるプロセスを通して、AA及び例え
ばBA及びBuOHの更なる回収が可能になる。加水分
解反応容器内の液体は、効率的な運転のためには少なく
とも5重量%の水を有し、通常の熱及び圧力条件下及び
実際の装置寸法において効率的な加水分解速度を達成す
るためには、好ましくはHRU液は、9〜18重量%、
より好ましくは10〜16重量%の水を含む。水含有率
は、ライン7中の濃縮され分離された水性流の全てを加
水分解反応容器に戻すことと、例えばライン4及び42
によって他の源から更なる水を加えて、有機蒸留物及び
HRU流出流への水損失を補償することとを組み合わせ
ることによって保持される。ライン42によってエステ
ル化反応容器からの蒸留された水性相から水を加えるこ
とは、連続BA法においては好ましい水の供給源であ
る。熱分解反応容器内での効率的な脱水及びretro
−Michael反応速度を保持するためには、熱分解
反応混合物は、HRU混合物よりも低い水性物含有率を
有していなければならない。通常5重量%以下、好まし
くは1重量%以下の水含有率は、熱分解反応容器を単一
段階ユニットとして操作することによって、即ち、加水
分解反応容器流出流から繰り越される全ての水及び熱分
解反応から生成する全ての更なる水を、熱分解反応容器
から連続的に蒸留することによって達成される。
【0025】現実的な反応速度を達成するために必要な
場合には、更なる酸を回収ユニットに加えることができ
る。好ましくは、酸は、1以上の供給流によて加えられ
る。「残留酸触媒」は、エステル化反応容器流出流中に
酸として残存し、したがってHRUに送られる酸触媒で
ある。HRUにおいては、酸濃度は、好ましくは3.5
〜15重量%、最も好ましくは5〜8重量%の範囲内で
ある。熱分解反応容器における酸濃度は、通常は7.5
〜20重量%の範囲内であり、より高い濃度、例えば5
0%以下であってもよい。酸濃度は、特にBA製造にお
いては、好ましくは10〜13重量%である。エステル
化反応容器流出流中の重質生成物の量は変化するが、通
常は、水性物含有供給流及び有機物含有供給流の合計の
10〜50重量%の範囲内である。
【0026】加水分解反応温度は90℃〜140℃の範
囲であり、効率的な加水分解速度のためには好ましくは
105℃〜125℃である。140℃よりも高い温度で
は、アルキルアクリレート及びアクリロキシ含有重質生
成物の熱開始重合を誘発して、望ましくない生成物の損
失を引き起こす可能性がある。HRU加水分解反応に必
要な滞留時間は、好ましくは0.5〜5時間、より好ま
しくは0.5〜3時間であり、より短い時間がより経済
的である。より低い温度及び水の存在が、減少されたD
BE形成には有利である。熱分解反応容器温度は、90
℃〜140℃、好ましくは110℃〜125℃の範囲で
あり、熱分解圧力は、通常20mmHg〜200mmH
gであるが、800mmHg以下のより高い圧力を用い
ることができる。これらの条件下での熱分解反応容器内
の脱水及び他の反応のための残留時間は、好ましくは
0.5〜3時間である。BAの連続製造のためには、有
価値物の回収率は、一つはHRUで他方は熱分解反応容
器である二つのCSTR反応容器を直列で用いることに
よって最大となる。
【0027】重合を防止するために、有効量の1以上の
重合禁止剤を、プロセスの任意の部分の任意の段階にお
いて加えることができる。エステル化反応容器プロセス
流は、通常、HRU及び熱分解反応容器において重合を
防止するのに十分な禁止剤を含んでいる。更なる禁止剤
の添加が必要な場合には、数多くの公知の抑制剤の任意
のもの、例えばヒドロキノン、ヒドロキノンのモノメチ
ルエーテル、ブチル化ヒドロキシアニソール、ナフタキ
ノン、アントラニル及びこれらの誘導体を加えることが
できる。
【0028】本発明の第2の部分である蒸留部分は、粗
BAを蒸留する公知の方法を更に改良したものであり、
蒸留物及び水性還流物をより効率的に取り扱うことによ
って実質的にAAを含まないBAを与える。具体的に
は、新規な蒸留法は、引き続く通常の単離に送るため
の、2000ppm未満のAAを含むBAに富む流れの
BAを与える。該方法は、また、無視できるBAを含む
AA再循環流を与える。具体的には、10ppm未満、
好ましくは5ppm未満のBAを含むAA再循環流(塔
底、AA富化相)を与える。本発明の新規な蒸留部分の
ための粗BAの生成においては、AA及びBuOHを、
最初に、酸触媒と共に、ライン7でエステル化反応容器
に、AA/BuOHのモル比1:1.1〜1:1.7、
好ましくは1:1.25〜1:1.45の範囲内で供給
して、上述した鉱酸又はスルホン酸タイプの酸触媒又は
強酸イオン交換樹脂を用いて、好ましくは硫酸を用い
て、AAに対する転化率60〜95%、好ましくは75
〜85%で反応させる。この反応物質比及びBA転化率
によって、処理して、アクリル酸分離カラムの好適な
「水性モード」運転(aqueous mode op
eration)(以下に詳細に説明する)を与えるこ
とのできる粗BA流が提供される。反応容器内容物は、
AA、BA、BuOH及び水の気化混合物の連続蒸留の
間、沸騰状態に保持される。
【0029】図1を参照すると、反応容器1からのライ
ン2による気化混合物は、濃縮(62)され、相分離器
14(この態様においては)に供給されて、第1の濃縮
物が与えられる。また、気化混合物は、上記に記載した
ように、蒸留のためにカラム15に直接供給してもよ
い。また、エントレインメント分離器(図示せず)を反
応容器上に載置して、気化混合物中の酸触媒の混入を減
少又は排除して、下流での腐食可能性を減少させること
ができる。相分離器14は、エントレインメント分離器
を用いる場合には特に有用であり、有機還流相をエント
レインメント分離器に戻すことを確実にし、また、場合
によって水性流42をHRUに与える手段として用いら
れる。第1の濃縮物は、主として(即ち50%より多く
の)BA及びBuOHと多少のAAを含む有機相と、主
として水と多少のBuOH及びAAを含む水性相とを含
む。両相の全てを、1以上のライン、例えば43、53
によってアクリル酸分離カラム15に供給するか、又は
場合によっては、水性相の50重量%以下を、ライン4
2を通して加水分解回収ユニット5(好ましく用いられ
る場合には)に迂回させることができる。場合によって
は、更なるブタノールをライン54を通してカラムに供
給することができる。塔頂共沸混合物を、上述した圧
力、温度及び水性還流条件下でアクリル酸分離カラムか
ら蒸留し、ライン16及び凝縮器63によって相分離器
18中に濃縮して、BAに富む有機相19及び水性相2
0を含む第2の濃縮物を得る。「BA富化もしくはBA
に富む」又は「AA富化もしくはAAに富む」という表
現は、BA又はAAが、与えられた相の主たる(50重
量%よりも多い)有機成分であることを意味する。同時
に、無視し得るBAを含むAAに富む塔底流を、アクリ
ル酸分離カラムの塔底から取り出し、ライン17によっ
てエステル化反応容器1に戻す。カラムを臨界「水性モ
ード」運転に保持するために、再循環される水性流21
の量を調節して、AA分離カラム15において少なくと
も8.5:1の最小水性還流比を得る。水性モード運転
においては、AA分離カラムによって、BA含有供給流
(即ちカラムに供給される第1の濃縮物流又は気化混合
物流)からのAAの驚くべき有効な分離が行われ、これ
により、以下において更に詳細に示すように、BA蒸留
物中の低いAA損失及びそれによるより高いBA収率が
得られる。通常、分離された水性相20の少量(6〜1
1重量%)が、最終BA生成物の引き続く通常の単離の
ために流れ23におけるBAに富む有機相19の前方へ
の供給と共に、流れ22として送られる。水性還流比
は、前方に送られる水性流に対する戻される水性流の比
として定義され、ここでは22中の水性流に対する21
中の水性流の比として定義される。定められた比を保持
することは、本発明におけるアクリル酸分離カラムの効
率的な運転のために重要である。
【0030】アクリル酸分離カラムは、20〜50、好
ましくは30〜40のトレーを有していてよく、通常
は、塔底リボイラーループ(図示せず)及び凝縮器63
を通して相分離器18への塔頂蒸留物ライン16を具備
している。第1の濃縮物供給流は、通常、カラム塔底か
らの数で40トレーカラムにおける約10番目のトレー
において供給される。場合によって用いる場合には、加
えられるBuOHは、通常、8番目又は9番目のトレー
に供給される。カラムは、上述した制限内及び好ましく
は、80〜85℃の好ましい塔底温度に対応して90〜
135mmHgの圧力で運転される。塔頂混合物の蒸留
中の水性還流比は、好ましくは8.5〜12.5、最も
好ましくは9.5〜10.5である。17におけるカラ
ム塔底流の流量は、カラム供給流中のAAの量を5〜2
5重量%越えるように調節されて、これによって全ての
AAがカラム塔底に残留するようにされる。流れ17
は、通常、5〜20重量%の水を含み、残りは主として
AA及びAOPAである。上記のように運転されるアク
リル酸分離カラムによって、AAを実質的に含まない
(2000ppm未満)BAと、無視し得るBA(10
ppm未満)を含むAA塔底流が与えられる。
【0031】アクリル酸分離カラムの使用の製作及び引
き続く実験における予期しなかった発見の一つは、二つ
の安定な状態が同一の操作条件(即ち、同一の供給速
度、供給組成、水性還流流速、及び塔底流速)において
存在するということであった。一つの安定な状態(上記
において「水性モード」と称している)は、上述したよ
うに、BAに富む相中の極めて低いレベルのAA及びA
Aに富む塔底流中のBAの極めて低いレベルを得るため
に重要である。水性モードにおいては、アクリル酸分離
カラムは比較的「冷却された」状態で運転され、全ての
トレー上の液体中に実質量の水が存在し、水は塔底流中
に存在し、塔底流中に無視し得るBAが存在する。しか
しながら、驚くべきことに、これに対して、同一の条件
(即ち、同一の供給速度、供給組成、水性還流流速及び
塔底流速)において、第2のモードである望ましくない
「有機モード」が存在する。有機モードにおいては、ア
クリル酸分離カラムは、水性モードよりも約30〜35
℃高い温度で運転され、相当量(10重量%よりも多
い)のBAが塔底流中に見られ、BAの塔頂混合物中の
AAの濃度は、水性モード運転で得られる最大2000
ppmのAAよりも少なくとも1ケタ大きい。また、望
ましくない有機モードにおいては、カラムが水性モード
におけるよりも高温であるのみならず、更に、全ての水
が上部の幾つかのトレー中で濃縮され、塔底流は実質的
に水を含まない。実施例1〜6及び以下に説明する研究
によって、これらのモードの予期しなかった発見及び記
載したようにアクリル酸分離カラムを運転することの原
理の更なる詳細が与えられる。
【0032】最後に、アクリル酸(AA)を実質的に含
まないBAを製造するための、及びAA、BA、BuO
H、水、重質生成物及び酸触媒を含むエステル化反応混
合物からAA、BA、n−ブタノール(BuOH)及び
水を回収するための本発明の全ての部分を組み合わせて
用いる最も好ましい連続プロセスが提供される。該プロ
セスは、 (a)エステル化反応容器に、1:1.1〜1:1.7
のモル比のAA及びBuOH及び酸触媒を供給し; (b)AA及びBuOHを反応させて、AAを基準とし
て少なくとも60%の転化率でBAを生成させ、更に、
AA、BA、BuOH、水、重質生成物及び酸触媒を含
むエステル化反応混合物を生成させ; (c)エステル化反応混合物から、AA、BA、BuO
H及び水を同時に蒸留しながら、連続転化エステル化反
応容器混合物から反応容器流出流を取り出し; (d)反応容器流出流、水、場合によっては、鉱酸又は
スルホン酸から選択される強酸、及び場合によっては更
なる重質生成物を含む、水性供給流及び有機供給流の合
計を、90℃〜140℃、圧力50〜1000mmHg
に保持された加水分解反応容器に、水性供給流及び有機
供給流の合計を基準として0.5〜20時間の滞留時間
で供給し; (e)水5〜40重量%、及び、酸触媒及び場合によっ
ては強酸を含む酸少なくとも1重量%の加水分解反応容
器液体濃度を保持しながら、AA、BA、BuOH及び
水を含む塔頂流を加水分解反応容器から蒸留し; (f)塔頂流を濃縮し; (g)濃縮した塔頂流から、BA、BuOH及びAAを
含む有機相、及び、主として水、並びにAA及びBuO
Hを含む水性相を分離し; (h)分離した有機相をエステル化反応容器に供給し; (i)分離した水性相を加水分解反応容器に供給し; (j)加水分解反応容器から、水性供給流及び有機供給
流の合計を基準として20〜70重量%の加水分解反応
容器流出流を取り出し; (k)加水分解反応容器流出流の100%以下を、90
℃〜140℃、圧力20〜200mmHgに保持された
熱分解反応容器に、供給反応容器流出流を基準として
0.5〜20時間の滞留時間で供給し; (l)酸少なくとも7.5重量%の熱分解反応容器液体
濃度を保持しながら、AA、BA、BuOH及び水を含
む熱分解反応容器塔頂流を熱分解反応容器から蒸留し; (m)熱分解反応容器塔頂流を濃縮し; (n)AA、BA、BuOH及び水を含む濃縮された熱
分解反応容器塔頂流をエステル化反応容器に再循環し; (o)上記工程(c)〜(n)と同時に、AA、BA、
BuOH及び水を含む気化混合物をエステル化反応容器
から蒸留し; (p)気化混合物を濃縮して、有機相及び水性相を含む
第1の濃縮物を生成させ; (q)有機相の0〜30%を、エステル化反応容器の上
に載置したエントレインメント分離器に戻し; (r)有機相の70〜100%及び水性相の50〜10
0%を、アクリル酸分離カラムに供給し; (s)アクリル酸分離カラムから、35〜800mmH
gの圧力、水性モード、8.5:1〜17:1の水性還
流比で、ブタノール、ブチルアクリレート及び水の共沸
混合物を含む塔頂混合物を蒸留し; (t)蒸留カラムから、アクリル酸富化塔底流を除去
し; (u)アクリル酸富化塔底流を、アクリル酸分離カラム
からエステル化反応容器に再循環し; (v)塔頂混合物を濃縮して第2の濃縮物を生成させ; (w)第2の濃縮物を、ブチルアクリレート富化有機相
及び分離された水性相に分離し; (x)実質的にAAを含まない、ブチルアクリレート富
化有機相を除去する;工程を含む。
【0033】上記に記載の方法は、また、工程(p)、
(q)及び(r)をバイパスし、気化混合物の100%
を工程(s)のアクリル酸分離カラムに直接供給して、
上記記載のように蒸留するように行うこともできる。気
化混合物をカラムに直接供給する場合には、水性還流比
は13:1〜17:1に制限され、もちろん「第1の濃
縮物」がない以外は他の工程は全て同一である。
【0034】上記に記載の連続方法においては、酸触媒
は、硫酸、スルホン酸、好ましくはメタン−、ベンゼン
−、及びトルエン−スルホン酸、又は強酸イオン交換樹
脂から選択することができる。硫酸は、酸触媒及び場合
によって加える鉱酸のどちらとしても好ましい。AA分
離カラムにおいて蒸留を行うのに好ましい圧力は90m
mHg〜135mmHgである。好ましい水性還流比
は、ここでも8.5〜12.5である。水性供給流及び
有機供給流の合計を、多プレート反応性蒸留カラムであ
る加水分解反応容器か、好ましくは上述のようなCST
Rのいずれかに供給して、それによって連続混合条件下
で加水分解反応を与えることができる。ここでは、更な
る重質生成物は、また、水性供給流及び有機供給流の合
計の80重量%以下を構成してよい。
【0035】図1に戻ると、20及び19の流れは、2
3又は別々に22及び23で先に送られ、次に生成BA
が通常の手段によって単離される。而して、この時点以
降のプロセスは、完全に従来のものであってよく、例え
ば、流れ22及び23を分離器に供給し、そこで流れを
苛性中和し、全ての得られたAA塩を水によって抽出す
る。次に、AAを含まない有機相を、蒸留カラムを通し
て脱水し、水の最終的な痕跡を除去する。次のカラムに
おいて、未反応のBuOHを、BAとの共沸物として塔
頂から回収してエステル化反応容器に再循環し(ライン
52)、実質的に純粋なBA及び禁止剤を含む塔底流
を、生成物最終蒸留カラムに移す。この最終カラムにお
いて、通常の方法で純粋なBAを塔頂から蒸留し、プロ
セス禁止剤を含む流出流を塔底から除去して再使用す
る。上記のプロセスから得られるBAの純度は、通常B
A99.8%を超える。
【0036】実施例 概要 材料:AA、粗製及び純粋なn−ブチルアクリレート
(BA)、n−ブタノール(BuOH)、及び重質生成
物流を、示されたプラント製造流から得た。これらは示
された品質/純度のものであった。市販の重合禁止剤
を、示されたレベルで市販品を用いた。これらは、ヒド
ロキノン(HQ)、HQメチルエーテル(MEHQ)及
びフェノチアジン(PTZ)を含んでいた。実施例にお
ける重質生成物成分は、以下の物質を含んでいた。AO
PA、ブチルβ−ブトキシプロピオネート(BBB
P)、ブチルβ−ヒドロキシプロピオネート(BBH
P)、ブトキシAOPA(BAOPA)、ブチルマレエ
ート及びDBE。
【0037】略号:上記に示したものに加えて、以下の
略号を用いた。更なる(addl)、水性(aq)、比
較例(Comp)、実施例(Ex)、図(Fig)、グ
ラム(g)、1時間あたりのグラム(g/hr),キロ
グラム(kg)、時間(hr)、重質生成物又は重質生
成物流(重質)、重量(wt)、水銀ミリメートル圧
(mmHg)、ミリモル(mmol又はmm)、ポンド
(lbs)、気化混合物(vap.mixt)、丸底フ
ラスコ(rb.flask)、未満(<)、以上
(>)、ポイント(pt)、安定状態(ss)。図2に
おいて、データポイントは以下のように略称する。□は
水性ss(モード)であり、△は有機ssであり、〇は
その番号の実験/実施例実験である。
【0038】分析:水の測定に関しては標準方法を用い
た。モノマー、BuOH、及び残留不純物及び重質生成
物のレベルは、炎イオン化検出を備えたVarian
Model 3700クロマトグラフ上での気液クロマ
トグラフィー(GLC)によって測定した。硫酸の測定
値は、Orion Researchイオンアナライザ
ーpHプローブ及びアルコール性テトラブチルアンモニ
ウムヒドロキシド滴定剤を用いて得た。他に注記しない
限り、実施例において与えられたH2 SO4 濃度はこれ
らの滴定値である。他に示さない限り、パーセントは重
量%である。
【0039】有価値物の回収:回収された「有価値物」
は、例えばBA製造において製造された代表的な重質生
成物から以下のように算出し測定した。最終的にBA製
造に関連する全ての重質生成物はAA及びBuOHから
誘導されるので、幾つかの回収物は生成BAの形態であ
るけれども、有価値物回収データは、これらの反応物質
の回収を反映するように算出した。例えば、100モル
のBBBPは、100モルのアクリル酸及び200モル
のBuOHの等価物を含んでいる。同様に、100モル
のBAOPAは、100モルのBuOH及び200モル
のAAの等価物を含んでいる。「重質混合物」(原因不
明の残渣)は、重量計算目的のために、分子量146g
/モルを有するアクリル酸及びBuOHの1:1モル混
合物であると仮定する。BAモノマーは、等モル量のA
A及びBuOHを含む。いわゆる「遊離」有価値物は、
単に、「遊離」(重質生成物として含まれない)形態の
幾つかの有価値物である。以下の表は、例示されたBA
エステル化反応からの代表的な特徴のある重質生成物に
関するBuOH及びAA値の例である。
【0040】
【表1】 成分 値 ブチル−β−ブトキシプロピオネート 2BuOH、1AA (BBBP) ブチル−β−ヒドロキシプロピオネート 1BuOH、1AA (BBHP) ブチル−アクリロキシプロピオネート 1BuOH、2AA (BAOPA) アクリロキシプロピオン酸(AOPA) 2AA n−ブチルマレエート 1BuOH ブチル水素スルフェート 1BuOH 重質混合物 1BuOH、1AA
【0041】プロセス収率:プロセス収率は、以下の方
法で算出した。HRUに供給する任意の更なる流れ中に
存在するAA及びBuOHを、エステル化反応容器に供
給する際には新鮮な(即ち原材料の)AA及びBuOH
であると仮定して、収率算出において処理した。HRU
に供給する更なる流れ中に存在するBAモノマーは、下
流の分離から再循環されるBAである(即ち再循環又は
追加の流れ)であると仮定して、収率算出において処理
した。即ち、いかなる再循環されたBAによっても収率
のいかなる増加もされない。AA又はBAに基づく収率
は、したがって、有価値物(上記記載のもの)が記載さ
れたようにHRU及びHRU/熱分解処理重質生成物流
から回収された場合には、100%を超える可能性があ
る。而して、収率算出を要約すると以下のようになる。
【0042】
【0043】装置:以下の実施例においては、HRU5
は、スターラー、250mlのフラクションカッター
(fraction cutter)に導かれている取
り出し口を有する水冷却蒸留ヘッド、相分離器30を取
りつけた1リットルの4つ口丸底フラスコであった。H
RUには、更に、反応容器流出流及び重質生成物流並び
に他の添加流のための供給流導入口3及び4、及びライ
ン9によって熱分解反応容器10(用いる場合には)又
はライン52によって流出流貯蔵器に接続された外径6
mmのHastelloyディップチューブを取り付け
た。HRUは、加熱マントルによって加熱し、機械的に
攪拌した。種々の供給流並びに還流流及び流出流を、計
量ポンプを用いてガラス供給漏斗から、反応容器中に又
は反応容器からポンプ移送させた。HRUの熱制御は、
較正熱電対に取り付けられた電子温度制御器によって調
節した。硫酸を含む流れに曝露される全てのプロセス流
ラインは、Hastelloy−C又はポリテトラフル
オロエチレン(PTFE)で構成した。
【0044】熱分解反応容器10は、温度制御及びプロ
セス流ラインに関してはHRUと同様に構成した500
mlフラスコからなっていた。HRUからの流出流導入
口9は、供給口及びポンプを介して熱分解反応容器に供
給した。受容器31は125mlのフラクションカッタ
ーであった。
【0045】アクリル酸分離カラムは特定の実施例にお
いて説明する。他に示さない限り、パーセントは全て、
示された成分が含まれる混合物の重量を基準とする重量
%である。
【0046】アクリル酸分離カラムに関するモデル実験 Aspen Technology,Inc.からの改
良フローシートシュミレーターである「Aspen P
lus」を用いてモデル実験を行った。全てのデータポ
イントは、13個の理論トレーとリボイラー及びデカン
ターを有し、75mmHgの塔頂圧力で運転する「As
pen」カラムモデルを用いて得た。供給トレーは、塔
底から4番目の理論トレーであり、カラム塔底流は、水
性運転中に90重量%のAA及び10%の水を含むよう
に調整した。図2は、表1に示す供給流のためのアクリ
ル酸分離カラムの二つの「安定状態」(即ち、上述した
所望の「水性」及び望ましくない「有機」モード)を示
し、これは、1:1.35のAA:BuOHモル比での
AAからBAへの反応容器転化率80%に対応する。図
2のデータは、カラム中の水性還流量の関数として有機
蒸留物中のAAの濃度をプロットしたものである。
【0047】シミュレーションによって、表1Aの供給
流を用いて所望の水性安定状態でアクリル酸分離カラム
を運転するのに必要な最小水性還流量は約15546k
g/時(32000ポンド/時)であることが示され
た。水性/有機転移の位置は、AA分離カラム内でのB
A及びAAの分離が、共沸剤として水を用いたBAの共
沸蒸留によって行われたと認識することによって評価し
た。以下の表1A及び1Bは、アクリル酸分離カラム供
給流中のBAの全てを共沸させるのに必要な水の最少量
をどのように算出したかを示している。カラム内で作用
する第1の共沸は、100mmHgの圧力において4
6.4℃で沸騰し、36.0%のBA、26.4%のB
uOH及び37.6%の水を含む、最も低い沸点のBA
/ブタノール/水の3元共沸である。この共沸は、供給
流中のブタノールを消費し、20315kg/時間(4
4692ポンド/時)の全体から、供給流中に存在する
BAを、10429kg/時(22944ポンド/時)
で塔頂から取り出す。この第1の共沸を満足するのに必
要な水の量は、8198kg/時(18036ポンド/
時)だけ供給流中の量を超える。ブタノールが消費され
たら、カラム内で行われる次の最も低い沸点の共沸は、
100mmHgの圧力において47.6℃で沸騰し、6
1.0%のBA及び39.0%の水を含む、BA/水の
2元共沸である。この第2の共沸によって、共沸組成を
満足する6320kg/時(13904ポンド/時)の
水を用いて、残りの9885kg/時(21748ポン
ド/時)のBAが塔頂から取り出される。二つの共沸物
を合わせて分析することによって、供給流中のBAの全
てを共沸するのに必要な水の合計量は、6320kg/
時(31940ポンド/時)だけ水性供給流中に存在す
る量を超えることが示される。これは、全てのBA塔頂
流を取り出し、水性モード運転を行うために水性還流を
介して供給しなければならない水の最少量に対応する。
この評価と、図2によって予想される水性/有機転移の
位置との間には優れた一致が示される。
【0048】
【表2】 表1A及びB 供給条件及び算出のモデリング 1A:転化率80%/AA:BuOH比1:1.35で算出した条件をモデリン グするためのアクリル酸分離カラム供給流 カラム供給流のモデリング 成分 kg/時 (ポンド/時) 重量% AA 2693 (5925) 8.1 BuOH 7648 (16826) 22.9 BA 20315 (44692) 60.9 H2 O 2695 (5928) 8.1 合計 33351 (77371) 100.0
【0049】
【表3】
【0050】ここで示したモデル実験結果は、アクリル
酸分離カラムに対する特定の供給流に対応する。しかし
ながら、同一の分析を、任意の特定の組み合わせの反応
容器条件に対応する任意のカラム供給流に適用して、カ
ラム中の最少水性還流条件を評価することができる。供
給流組成のみを基準としてアクリル酸分離カラムに必要
な最少水量を正確に予測することができることによっ
て、所望の水性モードで安定な運転を確実にしながらカ
ラムの熱効率及び直径を最少にする運転還流比の選択を
行うことができる。
【0051】モデリングにおいては、運転を、目標とす
る安定状態が存在する極端な時点(即ち、水性安定状態
のための極めて高い還流速度、又は有機安定状態のため
の極めて低い還流速度)で開始し、運転の目標とする時
点に到達するまで還流流速をそれぞれ減少又は増加させ
ることによってブランチ(branch)に沿って移動
させることにより、カラムを安定状態で水性又は有機モ
ードで運転するように制御することが可能であった。こ
れは、鍵となる変数に対するプロセスの感受性を考察す
ることによって行なった。この実験においては、水性還
流量について考察した。図2のこの二つの安定状態のブ
ランチは、プログラムにおいて二つの感受性実験を行う
ことによって得た。最初の実験においては、水性還流量
を、61364kg/時(135000ポンド/時)
(水性供給速度として1591kg/時(3500ポン
ド/時)を用いて約40の還流比)の極めて高い端部か
ら開始し、極めて低い4345kg/時(10000ポ
ンド/時)(約3の還流比)に徐々に減少させた。この
実験によって、図2のより低い「水性ブランチ」が得ら
れ、これは、有機蒸留物中のAAのレベルが極めて低い
所望の水性モードを表していた。このプログラムにおい
ては、蒸留物中の最も低いAAのレベル(27ppm)
は、所望の安定状態モードでカラムを運転するのに示さ
れた還流最少量(約15454kg/時(32000ポ
ンド/時))、約9の還流比で得られた。還流量が過度
に低くなり始めたら、カラムは水性モードで操作不能に
なり、還流量約14090kg/時(31000ポンド
/時))において蒸留物AAレベルが、突然に極めて大
きく上昇した。14090kg/時(31000ポンド
/時)以下においては、カラムは有機モードでのみ運転
され、二つのモードは単一の溶液に収束された。
【0052】第2の感受性実験においては、水性還流量
を、4545kg/時(10000ポンド/時)の最も
低い端部から開始し、約61364kg/時(1350
00ポンド/時)まで徐々に増加させた。この実験によ
って、図2における上部の「有機ブランチ」が得られ、
これは、示されているように有機蒸留物中のAAのレベ
ルが極めて高い望ましくない有機モードを表していた。
このブランチに沿って(点4〜7)、運転の水性モード
にカラムを強制するのに十分な水が存在する約5454
5kg/時(120000ポンド/時)を超える点まで
連続して移動させることにより、両方のブランチが単一
の水性安定状態に収束した。水性ブランチ内において
は、実質的にAAを有しない(目標値はAA2000p
pm、好ましくはAA1000ppm未満)BAに導
く、このシミュレート実験における運転領域は、図2の
底部水性ブランチにおける小さな領域である。また、こ
のプログラムによって、カラムを有機モードで運転した
場合には塔底流中にBAの高いレベル(例えば23〜7
4重量%)が得られることが予測された。BAのエステ
ル化反応容器への再循環は、AA及びBuOHの転化率
を低下させるので、望ましくない。
【0053】AA分離カラムにおける二つの安定状態の
引き続くモデル実験において、反応容器凝縮器及び相分
離器14をバイパスして、気化混合物をカラムに直接供
給することは、カラムの流れに対する条件を減少させる
という有利性を有することが分かった。しかしながら、
供給流中の水は既に気化されているので、これを採取し
てBAとの共沸物を形成することは実質的に不可能であ
り、この不足を補うために更なる還流水が必要である。
カラムへの気化供給流に関しては、図2における水性/
有機転移点は、供給流中の水の量だけ右に移動し、水性
モード運転に関する水性還流比の範囲は13:1〜1
7:1に制限される。
【0054】また、モデル実験によって、有機還流流を
介してカラムに戻される全てのBA及びブタノールは、
単純に、更なる水による共沸蒸留によって再び除去する
必要があるので、有機相の任意の部分を還流すること
は、カラム運転にとって不都合であることが示された。
更に、有機還流流中のAAは、極めて頂部においてカラ
ムに戻されるので、塔頂蒸気からのこのAA添加を調整
するためのトレーが残されていない。これらのファクタ
ーによって、水性モードで運転するのに必要な水の最少
量が増加し、水性運転ウィンドウの幅が減少せしめら
れ、蒸留物中において得ることのできるAAの最少レベ
ルが上昇する。
【0055】気液平衡(VLE)データによって、ブタ
ノールは、AAの揮発性を低下させる効果を有すること
が示された。VLEデータによれば、モデル実験によっ
て、ブタノールに富むカラム供給流により、AAのレベ
ルが低い蒸留流が与えられることが示される。したがっ
て、ブタノールに富む流出流を与える反応容器内の低い
転化率及び高いブタノール/AA比は、BA/AA分離
に好ましく、記載のように広い(8.5:1〜17:
1)水性還流運転ウィンドウを与える。反応容器を上記
の条件下で運転できない場合には、AA分離カラムに直
接供給する別の新鮮なブタノール流の供給を行って、反
応容器条件に依存しない幅広い水性モード運転ウィンド
ウを確実にすることができる。新鮮なブタノールは、最
良には、主供給の位置又はこれよりも僅かに下の位置で
供給される。ブタノールは、主AA含有供給流の上方で
供給してはならない(軽質成分であるので、主供給より
も上方で供給すると、塔頂で速やかにフラッシュされ、
主供給及びブタノール供給との間のトレーでは、AAの
揮発性を低下させるブタノールが僅かになってしま
う)。
【0056】水性及び有機モードの実験室での確認 AA分離カラム中に二つの安定な状態が存在すること
を、実施例1〜6及び比較例1〜2を行った複数日連続
実験室運転で、実験によって確認した。表1及び図2を
得たシミュレーションにおける材料流速は、プラントス
ケールでモデル化したものであった。以下の実施例のア
クリル酸分離カラムにおいては、流速は、上記のプラン
トスケールモデルにおける250kg/時(550ポン
ド/時)がこの実験室実験での1g/時と等しくなるよ
うにスケールダウンした。種々の還流流速、点1及び2
に関して水性モードにおけるカラムの連続運転を示すこ
とによって、図2の丸で囲った点にほぼ従う延長実験を
開始した。実験のこの部分の後に、還流水を意図的に減
少させて、カラムを有機モード運転(点3及び4)にし
た。次に、沸騰条件を引き続き強制的に変化させて、カ
ラムを水性運転に復帰させた。図2において、点1及び
5、2及び4、6及び8は、それぞれ、調和点(mat
ching points)、即ち、水性モード及び有
機モードにおける同還流量の点の対を示す。水性モード
が達成されたら、8.5:1〜17:1の還流比によっ
てこれを保持し、2000ppm未満の所望のレベルの
AAを有する蒸留BA、及び実質的にBAを有しない分
離された水性AA流を得た。点1及び2におけるBA中
のAAの測定レベルは、それぞれ、AA950ppm及
びAA200ppmであり、AA中のBAの測定レベル
に関しては、いずれも測定されなかった(1ppm未
満)。
【0057】実施例1:水性還流比16における水性モ
ード運転(図2の点1) アクリル酸分離カラム15は、ライン16中にガラス凝
縮器、及びステンレススチール蒸気リボイラーを取り付
けた30トレーで直径1インチのOldershaw分
別蒸留カラムであった。カラムを、75mmHgの塔頂
圧力で運転した。アクリル酸分離カラムに、1時間あた
り、10.8g(0.15モル)のAA、30.6g
(0.41モル)のブタノール、82.4g(0.64
モル)のBA及び12.0g(0.67モル)の水を供
給した。この混合物組成は、反応容器1を、1:1.3
5のAA/BuOH比及びAAを基準として80%の転
化率で、1時間あたり、未反応のBuOHの1gあたり
再循環されたBAを0.18g、未反応のAAの1gあ
たり再循環された水を0.11gを受容しながら運転し
た系において生成した反応容器濃縮物に対応する。供給
トレーは、塔底から10番目のトレーであった。塔頂混
合物を温度43.5℃で蒸留し、濃縮し、受容器18内
で二つの相に分離した。BAに富む有機相19の11
7.3g/時を採取し、これは、BA70.3%、ブタ
ノール26.0%、水3.6%及びAA0.1%を含ん
でいた。分離された水性相20の110.2g/時(相
の94.3%)を、ライン21を通してカラムの塔頂に
再循環し、ライン22を通して6.7g/時(5.7
%)で先に送り、16.4の水性還流比を得た。水性相
は、水96.6%、ブタノール3.2%、BA0.2%
及びAA354ppmを含んでいた。AAに富む塔底生
成物、流れ17の12.0g/時を採取し、これはAA
89.2%及び水10.8%を含んでいた。得られた塔
底流温度は60.0℃であった。実施例1は図2の点1
に対応した。
【0058】実施例2:水性還流比11における水性モ
ード運転(図2の点2) 装置、供給速度、供給組成、供給位置、カラム圧力及び
一般的なカラム運転は実施例1で記載したものと同一で
あった。カラムへの水性還流速度を減少させるために、
リボイラーへの蒸気及び水性濃縮物戻し速度を減少させ
た。42.6℃の温度で得られたライン16における塔
頂生成物を濃縮し、受容器18内で二つの相に分離し
た。BAに富む有機相19の117.1g/時を採取
し、これはBA70.4%、ブタノール26.0%、水
3.6%及びAA218ppmを含んでいた。分離され
た水性相20の77.2g/時(91.8%)を、ライ
ン21を通してカラムの塔頂に再循環し、6.9g/時
(8.2%)を、ライン22を通して先に送り、11.
2の水性還流比を得た。水性相は、水96.6%、ブタ
ノール3.2%、BA0.2%及びAA81ppmを含
んでいた。ライン17による塔底生成物の12.0g/
時を採取し、これはAA90.0%及び水10.0%を
含んでいた。得られた塔底流温度は60.4℃であっ
た。この実施例は図2の点2に対応した。
【0059】比較例1:有機モード運転(図2の点3) 装置、供給速度、供給組成、供給位置、カラム圧力及び
一般的なカラム運転は実施例1で記載したものと同一で
あり、カラムは最初は実施例2と同一の方法で運転し
た。次に、カラムへの水性還流速度を更に減少させるた
めに、リボイラーへの蒸気及び水性濃縮物戻し速度を減
少させた。50.1℃の温度で得られたライン16にお
ける塔頂生成物を濃縮し、受容器18内で二つの相に分
離した。BAに富む有機相19の118.5g/時を採
取し、これはBA62.6%、ブタノール25.6%、
AA6.1%及び水5.7%を含んでいた。分離された
水性相20の36.0g/時(86.2%)を、ライン
21を通してカラムの塔頂に再循環し、5.8g/時
(13.8%)を、ライン22を通して先に送り、6.
3の水性還流比を得た。水性相は、水94.4%、ブタ
ノール3.1%、AA2.2%及びBA0.3%を含ん
でいた。ライン17を通る塔底生成物の11.8g/時
を採取し、これはBA70.7%、AA29.1%及び
ブタノール0.2%を含んでいた。得られた塔底流温度
は88.3℃であった。この比較例は図2の点3に対応
し、本発明の還流比以下の還流比でカラムを運転する
と、望ましくない有機モード運転が行われることを示し
た。結果は、また、実施例1〜2の水性モード条件と比
較して、水性BAに富む有機相19中のAAの高いレベ
ル、塔底流17中のBAの高いレベル、及び高いカラム
温度を示していた。
【0060】比較例2:二つの安定な状態の確認 装置、供給速度、供給組成、供給位置及びカラム圧力は
実施例1で記載したものと同一であり、カラムは最初は
比較例1と完全に同一の条件で運転した。次に、カラム
への水性還流速度を、実施例2(図2の点2)と同一の
流速に上昇させるために、リボイラーへの蒸気及び水性
濃縮物戻し速度を上昇させた。43.9℃の温度で得ら
れたライン16を通る塔頂生成物を濃縮し、受容器18
内で二つの相に分離した。BAに富む有機相19の11
7.9g/時を採取し、これはBA63.9%、ブタノ
ール25.8%、水5.2%及びAA5.1%を含んで
いた。水性相20の77.2g/時(92.5%)を、
ライン21を通してカラムの塔頂に再循環し、6.2g
/時(7.5%)を、ライン22を通して先に送り、1
2.4の水性還流比を得た。水性相は、水94.7%、
ブタノール3.1%、AA1.9%及びBA0.3%を
含んでいた。ライン17を通る塔底生成物の11.9g
/時を採取し、これはBA60.4%、AA39.2%
及びブタノール0.4%を含んでいた。得られた塔底流
温度は88.3℃であった。この比較例は図2の点4に
対応し、実施例2と同一の77.2g/時の還流量及び
12.4の水性還流比を用いても、カラムは、有機モー
ド運転の望ましくない状態で保持され、実施例1及び2
の水性モード条件下での結果と比較して、有機蒸留物中
のAAの高いレベル、及び塔底流中のBAの高いレベ
ル、並びに高いカラム温度を与えることを示した。
【0061】図2における点4、即ち、水性モード点2
に類似する有機モード点の存在を示すことによって、こ
の比較例は、上記に記載のモデル実験によって予測され
たように二つの安定な状態がカラム内に実際に存在する
ことを示した。また、この比較例は、二つの安定状態の
ブランチが「ヒステリシスループ」を形成し、十分な熱
が加えられることによって、カラムが望ましくない有機
モードで運転されると、水性還流比速度が水性モード運
転において有効なレベルまで上昇した後であってもその
モードで保持されることを示した。
【0062】実施例3:有機モード運転からの水性モー
ド運転の復帰 装置、供給流速、供給組成、供給位置、及びカラム圧力
は、実施例1に記載したものと同一であった。カラム
は、最初は、比較例1と同一の運転で、図2の点3で操
作した。次に、カラムの頂部トレーに、水の流れを4
1.2g/時の速度で加えた。元の36.0g/時の水
性還流流と合わせて、この更なる水流によって、77.
2g/時のカラムへの有効還流量が与えられ、これは、
実施例2及び比較例2、即ちそれぞれ図2の点2及び4
と同一の還流量であった。リボイラー蒸気の導入を比較
例1(図2の点3)と同一のレベルに保持した。別のト
レー内に配置された熱電対を介して、主として液体水の
冷却前線(cool front)が、頂部トレーから
出発し、最終的ににリボイラーに到達するまで、一度に
一カラムづつ、カラム内で下降するのが観察された。而
して、更なる流れをリボイラーに与えてより高い負荷を
かけず、更なる水が頂部トレーに供給されて予測される
ように挙動し、すべてのトレーに冷却効果を与えた。8
8.3℃から57.0℃への急激な温度低下によって示
されるように、冷却前線がリボイラーに到達したら、頂
部トレーへの更なる新鮮な水の流れを停止し、リボイラ
ー流量を上昇させて、水性還流量を36.0g/時から
77.2g/時に上昇させ、カラムを、より高い還流量
で、水性モードである安定な状態に到達させた。
【0063】42.6℃の温度で得られたライン16を
通る塔頂混合物を濃縮し、受容器18において二つの相
に分離した。BAに富む有機相19の117.0g/時
を採取し、これは、BA70.5%、ブタノール26.
0%、水3.5%及びAA263ppmを含んでいた。
分離された水性相20の77.2g/時(91.8%)
を、ライン21を通してカラムの塔頂に再循環し、6.
9g/時(8.2%)を、ライン22を通して先に送
り、11.2の水性還流比を得た。水性相は、水96.
6%、ブタノール3.2%、BA0.2%、及びAA7
5ppmを含んでいた。AAに富む塔底流17の12.
1g/時を採取し、これは、AA89.5重量%及び水
10.5重量%を含んでいた。得られた塔底流温度は6
0.2℃であった。この結果は、図2の点2に対応し、
実施例2の結果と実質的に同一であった。而して、実施
例3は、カラムを有機モードブランチの点から所望の水
性モード運転に戻すショートカット法を示した。水性モ
ードにおいては、アクリル酸分離カラムを、すべてのト
レー中及び塔底流17中で水を用いて運転し、望ましく
ない有機モードにおいては、頂部の幾つかのトレー及び
塔底流17中の水濃度は水を全く含まないものであっ
た。この実施例においては、アクリル酸分離カラムを有
機モードで開始しているが、示された処理によって、カ
ラムは所望の水性モードで運転できるようになった。こ
の結果は、比較例2における発見、即ち、BAを製造す
るためのこの特定の系において二つの安定な状態が図2
で示すように「ヒステリシスループ」を形成することが
確認されたことから、特に重要である。
【0064】実施例4:9.6の水性還流比における水
性モード運転 実施例1に記載した装置を用いて、カラムを75mmH
gの塔頂圧力で運転し、1時間あたり、5.6g(0.
08モル)のAA、34.8g(0.47モル)のブタ
ノール、96.4g(0.75モル)のBA及び13.
1g(0.73モル)の水を供給した。この混合物組成
は、反応容器1を、AA/ブタノール比1:1.5、及
びAAを基準とした転化率90%で運転し、流れ52を
通して未反応ブタノールの単位重量あたり18%のB
A、及び流れ17を通して未反応のAAの単位重量あた
り7%の水を再循環するBAエステル化において生成し
た反応容器気化混合物に対応する。供給トレーは、塔底
から10番目のトレーであった。温度42.2℃で得ら
れた塔頂蒸留物16を濃縮し、受容器18において二つ
の相に分離した。BAに富む有機相19の135.8g
/時を採取した。これは、BA71.0重量%、ブタノ
ール25.5重量%、水3.5重量%及びAA550p
pmを含んでいた。水性相20の78.9g/時(9
0.6%)を、流れ21を通してカラムの頂部に再循環
し、8.2g/時(9.4%)を流れ22を通して先に
送り、9.6の水性還流比を得た。分離された水性相
は、水96.7重量%、ブタノール3.1重量%、BA
0.2重量%及びAA209ppmを含んでいた。ライ
ン17によるAAに富む塔底流の6.0g/時を採取
し、これはAA93.1重量%及び水6.9重量%を含
んでいた。
【0065】実施例5:11.0の水性還流比での水性
モード運転 装置、供給流速、供給組成、供給位置、及びカラム圧力
は、実施例4と同一であった。41.9℃の温度で得ら
れた16中の塔頂混合物を濃縮し、受容器18において
二つの相に分離した。BAに富む有機相19の135.
9g/時を採取し、これはBA70.9重量%、ブタノ
ール25.4重量%、水3.5重量%及びAA779p
pmを含んでいた。水性相20の89.5g/時(9
1.6%)を、流れ21を通してカラムの頂部に再循環
し、8.2g/時(8.4%)を、流れ22を通して先
に送り、11.0の水性還流比を得た。水性相は、水9
6.7重量%、ブタノール3.1重量%、BA0.2重
量%及びAA286ppmを含んでいた。AAに富む塔
底流17の6.0g/時を採取し、これはAA92.8
重量%及び水7.2重量%を含んでいた。この実施例
は、これらの条件下において、実施例4(還流比9.
6)と比較して水性還流比が増加するにつれて、BAに
富む有機相中のAAが550ppmから779ppmに
増加したことを示した。
【0066】実施例6:35トレーカラムを用いた9.
7の水性還流比での水性モード運転 実施例1において用いた装置に5つのトレー部分を加え
ることによって、ガラス凝縮器及びステンレススチール
蒸気リボイラーを取り付けた35トレーで直径1インチ
のOldershaw分別蒸留カラムを与えた。供給流
速、供給組成、供給位置、及びカラム圧力は、実施例4
と同一であった。42.2℃の温度で得られた16中の
塔頂混合物を濃縮し、受容器18において二つの相に分
離した。BAに富む有機相19の135.8g/時を採
取し、これはBA71.0重量%、ブタノール25.5
重量%、水3.5重量%及びAA193ppmを含んで
いた。分離された水性相20の78.9g/時(90.
7%)を、流れ21を通してカラムの頂部に再循環し、
8.1g/時(9.3%)を、流れ22を通して先に送
り、9.7の水性還流比を得た。水性相は、水96.7
重量%、ブタノール3.1重量%、BA0.2重量%及
びAA72ppmを含んでいた。AAに富む塔底流17
の6.1g/時を採取し、これはAA92.5重量%及
び水7.5重量%を含んでいた。得られた塔底流温度は
62.3℃であった。この実施例は、AA分離カラムの
精留部分に5つのトレーを加えることによって、BAに
富む有機相中のAAが、実施例4における550ppm
から193ppmに更に減少したことを示した。
【0067】比較例3:HRUを用いない熱分解反応容
器処理 この比較例は、記載された供給流を用い、HRUを用い
ないで、上記に記載の500ml熱分解反応容器中で行
った。而して、表2に示す組成を有する供給流73.4
6g/時を、130℃、圧力35mmHg、滞留時間6
0分、及びH2SO4 8.07重量%の触媒濃度に保持
したCFSTRに供給した。表3に示す組成を有する合
計で55.24g/時の単一相蒸留物を回収した。熱分
解反応容器から18.22g/時の流出流が流出し、廃
棄油として廃棄した。AA及びBuOHの回収値を表1
0及び11に示す。表は、遊離の有価値物の回収後に、
重質生成物中のAA有価値物は僅か15.0%であり、
重質生成物中のBuOH有価値物は11.6%が回収さ
れたことを示す。
【0068】
【表4】 表2 比較例3に関する供給流組成 供給流組成 供給流中の 供給流中の 有価値物mmol/時 g/時 mmol/時 mmBu mmAA BuOH 0.70 9 9 0 BA 31.66 247 247 247 AA 15.65 217 0 217 BBBP 1.47 7 14 7 BBHP 0.41 3 3 3 BAOPA 3.89 19 19 38 AOPA 3.60 25 0 50 ブチルマレエート 1.47 9 9 0 BuOSO2 OH 2.31* 15 15 0 重質混合物 10.10 69 69 69 禁止剤 2.20 NA 合計 73.46 385 631 * H2 SO4 として算出すると1.47g/時
【0069】
【表5】 表3 比較例3の蒸留塔頂流組成 供給流組成 g/時 mmol/時 有価値物mmol/時 mmBu mmAA BuOH 0.884 12 12 BA 33.199 259 259 259 AA 16.572 230 0 230 BBBP 0.718 4 8 4 水 0.829 46 ジブチルエーテル 0.017 0.13 0.13 0 高沸点物 3.022 NA 合計 55.24 271 489
【0070】実施例7:有効条件下でのHRUの評価 合計で73.46gの表4に示す組成を有する有機供給
流を、108℃、760mmHg、滞留時間144分、
反応容器水16重量%、及びH2 SO4 2.7重量%の
触媒濃度で保持したHRUに供給した。更に、エステル
化反応容器の第1の水性蒸留物(H2 O93.0%、A
A6.0%及びBuOH1.0%を含む)48.0g/
時をもHRUに供給して、有機蒸留物及び反応容器流出
流と共に蒸留され除去された水を補償し、HRUへの水
性蒸留物の再循環をシミュレートした。合計で39.3
5g/時の有機蒸留物及び38.27g/時の水性蒸留
物を回収し、分析した。分析の結果を表5に要約する。
有機相を分離して、用いた場合にはエステル化反応容器
に戻した。43.24g/時の流出流がHRUから流出
し、これは、流出流ストリッパーCFSTRへの全供給
流を構成した。
【0071】
【表6】 表4 実施例7のHRU供給に関する供給流組成 供給流組成 供給流中の 供給流中の 有価値物mmol/時 g/時 mmol/時 mmBu mmAA BuOH 0.85 11 11 0 BA 32.627 255 255 255 AA 15.471 215 0 215 BBBP 0.951 5 10 5 BBHP 0.410 3 3 3 BAOPA 7.320 37 37 74 AOPA 1.57 11 0 22 ブチルマレエート 0.712 4 4 0 BuOSO2 OH* 2.309 15 15 --- 重質混合物 9.034 62 62 62 禁止剤 2.20 NA 合計 73.46 397 636 * H2 SO4 として算出すると1.47g
【0072】
【表7】 表5 実施例7のHRU評価からの流れの組成 組成 有機相 有機 有価値物mmol/時 水性相 g/時 有価値物mmol/時 Bu AA g/時 BuOH 3.959 54 54 0 1.102 BA 28.159 220 220 220 --- AA 5.245 73 0 73 2.465 BBBP 0.014 0.07 0.14 0.07 --- 水 1.624 90 --- --- 34.703 DBE 0.028 0.22 0.44 0.44 --- 高沸点物 0.321 --- --- --- --- 合計 39.350 347 274 293 38.270
【0073】実施例8:有効条件下での熱分解反応容器
評価 合計で43.24g/時の実施例7からのHRU流出流
を、上記に記載した、温度130℃、圧力100mmH
g、及び滞留時間120分で保持された熱分解反応容器
CSTRに供給した。合計で33.63gの蒸留物、熱
分解反応容器塔頂流が得られ、エステル化反応容器に戻
した。合計で9.61g/時の熱分解反応容器残渣を回
収し、廃棄油として廃棄した。両方のユニット(HRU
及び熱分解反応容器)の組み合わせに関する合計のAA
及びBuOH回収率を表10及び11に要約する。結果
は、遊離の有価値物の回収後に、重質生成物中のAA有
価値物68.7%及び重質生成物中のBuOH有価値物
59.5%が回収されたことを示す。
【0074】
【表8】 表6 実施例8の熱分解反応容器塔頂流の組成 熱分解反応容器 g/時 mmol/時 有価値物mmol/時 塔頂流組成 mmBu mmAA BuOH 0.789 11 11 0 BA 7.572 59 59 59 AA 16.716 232 0 232 水 7.750 431 高沸点物 0.803 --- --- --- 合計 33.630 70 291
【0075】実施例9:より厳しい条件下で熱分解反応
容器と直列で用いたHRUの評価 この実施例は、実施例7及び8よりも厳しいHRU運転
条件(より高い酸濃度)で、より高い回収率でAA及び
BuOH有価値物を得たものである。而して、表7に示
す組成を有する供給流73.46g/時を、114℃、
760mmHg、H2 SO4 5.1重量%(物質バラン
ス(MB)で7.5重量%)、滞留時間144分、及び
水濃度15.5重量%に保持したHRUに供給した。更
に、水93%、AA6%及びブタノール1%を含む水性
供給流46.48gをHRUに供給して、水性蒸留物へ
の再循環及び有機蒸留物及び塔底流出流への水損失の埋
め合わせをシミュレートした。合計で41.96g/時
のHRU有機蒸留物(表8に示す組成)、38.80g
/時のHRU水性蒸留物、及び28.22g/時の熱分
解反応容器塔頂流(表9に示す組成)を回収し、分析し
た。熱分解反応容器塔頂流は、HRU流出流(39.1
8g/時)を、以下の条件:130℃、100mmH
g、滞留時間120分、H2 SO4 26.8%(MBに
よる)に保持した熱分解反応容器に供給することによっ
て得た。この直列の組み合わせに関する合計のAA及び
BuOHの回収率を表10及び11に示し、これは、遊
離の有価値物の回収後に、重質生成物中の81.7%の
AA有価値物及び65.2%のBuOH有価値物が回収
されたことを示す。
【0076】
【表9】 表7 実施例9に関する供給流組成 有価値物mmol/時 成分 供給g/時 供給mmol/時 Bu AA BuOH 0.528 7 7 0 BA 32.480 254 254 254 AA 15.324 213 0 213 BBBP 0.804 4 8 4 BBHP 0.263 2 2 2 BAOPA 7.173 36 36 72 AOPA 1.423 10 0 20 ブチルマレエート 0.565 4 4 0 BuHSO4 4.618* 30.0 30 0 重質混合物 8.078 55 55 55 禁止剤 2.20 NA 合計 73.46 396 620 * H2 SO4 として算出すると2.94
【0077】
【表10】 表8 実施例9のHRU評価からの流れの組成 組成 有機相 有機 有機 有価値物mmol/時 g/時 重量% mmol/時 Bu AA BuOH 4.126 9.832 56 56 0 BA 30.438 72.54 238 238 238 AA 6.331 15.089 88 0 88 BBBP 0.047 0.112 0.23 水 0.985 2.347 55 DBE 0.034 0.081 0.26 高沸点物 - - - 合計 41.96 294 326
【0078】
【表11】 表9 実施例9の熱分解反応容器塔頂流の組成 有価値物mmol/時 成分 g/時 重量% mmol/時 Bu AA BuOH 0.391 1.387 5.28 5 0 BA 6.364 22.552 50 50 50 AA 15.566 55.161 216 216 水 5.765 20.428 320 高沸点物 0.132 0.466 - DBE 0.002 合計 28.226 55 266
【0079】実施例10:ブチルアクリレートを製造す
るための連続プロセス エステル化反応容器1は、二プレート(直径5.0c
m)のOldershaw蒸留カラム(酸触媒エントレ
インメント分離器として作用)、凝縮器、熱電対、適当
な流体計量ポンプに接続された供給口、及び、以下によ
り詳細に説明する加水分解反応容器ユニット(HRU,
5)並びに熱分解反応容器10に導かれるラインを取り
付けた2リットルの丸底Pyrexフラスコであった。
反応容器の運転容量は、硫酸触媒2.50重量%を含む
反応混合物750mlであった。反応温度は89℃であ
り、圧力は127mmHgであった。反応容器1に、新
鮮な粗AA182.90g/時(分析値:AA96重量
%,2435mmol/時)、新鮮なn−ブタノール1
82.48g/時(BuOH、2466mmol/時)
及び新鮮なH2 SO4 (酸95.5重量%)1.71g
/時を供給した。反応容器に、AA223.85g/時
(3105mmol/時)、BuOH316.90g/
時(4282mmol/時)、HRU濃縮物及び分離塔
頂有機流、熱分解反応容器塔頂濃縮物、AA分離カラム
塔底流、及び、以下の流れ:(a)下流のBuOH/B
A共沸蒸留カラム中の未反応BuOH;(b)流れを廃
棄処理に送る前の廃棄水性流のストリッピングからのB
uOH/BA回収流;及び(c)最終生成物蒸留カラム
塔底流の一部(これらの流れは、代表的なプラント連続
プロセスにおいて用いる典型的な供給及び追加(即ち再
循環)流を構成する)の回収及び再循環からの流れを表
すBA/BuOH/H2 O混合物からなる、合計で65
5.3gの物質を供給した。而して、これらの源からエ
ステル化反応容器に供給されるBAの合計は88.07
g/時(688mmol/時)であり、その50.85
g/時は、下流の分離カラムからの再循環を示す。した
がって、AA及びBuOHは、1:1.38のモル比で
用いた。
【0080】反応容器を約60分の滞留時間で保持し
て、それによって、合計で749.8g/時の物質を、
Oldershawカラムを通して反応容器塔頂蒸留物
として留去し、濃縮し、二つの相に分離した。有機相の
一部(160g/時)を還流物として蒸留カラムの塔頂
に戻した。AA38.56g/時、BuOH124.5
9g/時、及びBA371.24g/時を含む有機蒸留
物の残りの563.8g/時を、アクリル酸分離カラム
15に供給した。反応容器の水性濃縮気化混合物を分離
し(BuOH2.12g/時及びAA0.619g/時
を含む26.0g/時)、ライン53を通してAA分離
カラムに22.4g/時、42を通してHRUに3.6
g/時を分離した。
【0081】HRU5及び熱分解反応容器10は、実施
例7、8及び9に記載したものと同一である。従って、
BuOH4.33g/時、AA6.19g/時、BA3
4.23g/時、及び他の関連する高沸点物及び抑制剤
を含むエステル化反応容器流出流65.5g/時を、ラ
イン3を通してHRU5に供給し、122℃、圧力76
0mmHg、滞留時間317分、H2 O6.26重量
%、及びH2 SO4 7.58重量%の酸触媒濃度で保持
した。更に、3.6g/時の反応容器水性濃縮蒸留物を
HRUに供給した。HRUから、合計で80.5g/時
の物質が塔頂流として蒸留され、これを濃縮し、分離し
た。すべての分離された水性相(38.3g/時、Bu
OH2.47g/時及びAA1.01g/時を含む)
を、還流として7を通してHRUに戻した。分離された
有機相(42.1g/時、BuOH7.07g/時、A
A3.19g/時、BA29.72g/時を含む)を、
8を通して回収された再循環流としてエステル化反応容
器に戻した。27.0g/時の流出流を、9を通してH
RUから回収し、120℃、圧力35mmHg、滞留時
間815分、及びH2 SO4 20.5重量%に保持され
た熱分解反応容器10に供給した。合計で17g/時の
物質(BuOH0.397g/時、AA8.44g/
時、及びBA4.78g/時を含む)を留去し、31内
で濃縮した。この合わせられた濃縮物を、12を通し
て、再循環としてエステル化反応容器に戻した。熱分解
反応容器からの流出流を、13を通して廃棄油として廃
棄した。
【0082】アクリル酸分離カラム15は、蒸気ジャケ
ットを有するステンレススチールのリボイラー及び水冷
凝縮器システムを取り付けた35プレートで直径5.0
cmのOldershaw蒸留カラムで構成されてい
た。従って、563.8g/時のエステル化反応容器有
機相濃縮蒸留物及び22.4g/時のエステル化反応容
器水性相濃縮蒸留物(上記に記載の組成物)を、塔頂圧
力260mmHg、塔底温度82℃、及び水性還流比
9.61で運転されている15に供給した。カラムを通
した蒸留によって合計で907.3g/時の塔頂混合物
が得られ、これを18において濃縮し、分離した。合計
で400.7g/時の分離された水性相が採取され、そ
の363.4g/時を、ライン21を通して還流として
カラムの塔頂に戻した。BA生成物を含むBAに富む有
機相(506.60g/時)は、実質的にAAを含んで
いなかった(1450ppm)。42.3g/時のAA
に富む塔底流をカラムから回収し(AA35.35g/
時)、17を通してエステル化反応容器に再循環させ
た。回収データは表10及び11に示す。
【0083】この方法で運転したBA法の全体によっ
て、BuOHを基準とするBAの定量的収率が認めら
れ、AAを基準とするBAの収率102.7%(充填し
た新鮮な粗AAのAA及びAOPA含有量を基準として
理論収率の104.8%)が認められた。
【0084】実施例11:更なる流れの再循環を含むB
Aを製造するための連続プロセス 本実施例において用いたエステル化反応容器及び関連す
るプロセス装置は実施例10で記載したものと同一であ
った。反応容器運転容量は、硫酸触媒2.25重量%を
含む反応混合物1000mlであった。すべての運転ユ
ニットに以下に記載するように供給した。反応容器1
に、新鮮な粗AA183.90g/時(分析値:AA9
6重量%、2449mmol/時)、新鮮なn−ブタノ
ール207.03g/時(BuOH、2798mmol
/時)、及び新鮮なH2 SO4 (酸95.5重量%)
2.05g/時を供給した。AA30.58g/時(4
24mmol/時)及びBuOH4.11g/時(5
5.5mmol/時)の更なる流れをHRUに供給し
て、系への新鮮なAA供給の合計量を207.12g/
時(2873mmol/時)に、新鮮なBuOH供給の
合計量を211.14g/時(2853mmol/時)
にした。而して、反応容器1に、AA260.10g/
時(3607mmol/時)、BuOH406.6g/
時(5495mmol/時)、HRU塔頂濃縮有機相、
熱分解反応容器塔頂流、AA分離カラム塔底流、及び、
以下の流れ:(a)下流のBuOH/BA共沸蒸留カラ
ム中の未反応BuOH;(b)流れを廃棄処理に送る前
の廃棄水性流のストリッピングからのBuOH/BA回
収流;及び(c)最終生成物蒸留カラム塔底流の一部
(これらの流れは、完全に一体化されたプラント連続プ
ロセスにおいて用いる代表的な供給及び再循環流を構成
する)の回収及び再循環からの流れを表すBA/BuO
H/H2 O混合物からなる、合計で866.9gの物質
を供給した。これらの源からエステル化反応容器に供給
されるBAの合計は144.6g/時であり、その8
4.14g/時は、下流の分離カラム及び追加の廃棄流
からの再循環されたBAを示す。したがって、AA及び
BuOHは、1:1.52のモル比で反応容器1におい
て用いた。
【0085】反応容器を約60分の滞留時間で保持し
て、それによって、合計で995.9g/時の物質を、
Oldershaw蒸留カラムを通して反応容器塔頂蒸
留物として蒸留し、濃縮し、二つの相に分離した。有機
相の一部(216.1g/時)を還流として蒸留カラム
の塔頂に戻した。AA45.20g/時、BuOH18
3.10g/時、及びBA451.0g/時を含む有機
蒸留物の残りの719.8g/時を、以下に示すアクリ
ル酸分離カラム15に供給した。反応容器の水性蒸留物
(BuOH4.78g/時及びAA1.06g/時を含
む60.10g/時)を、AA分離カラムに36.5g
/時、HRUに23.6g/時として分離した。
【0086】HRU5及び熱分解反応容器10は、実施
例7、8及び9に記載したものと同一である。従って、
87.1g/時のエステル化反応容器流出流をライン3
を通して、BuOH11.3g/時、AA38.3g/
時、BA37.1g/時、及び他の関連する高沸点物及
び抑制剤を含む更なる流れ128.7g/時をライン4
を通して、122℃、圧力760mmHg、滞留時間1
50分、H2 O12.8重量%、及びH2 SO49.3
重量%の触媒濃度で保持されたHRUに供給した。更
に、23.60g/時の反応容器水性蒸留物をHRUに
供給した。HRUから、合計で198.7g/時の物質
が蒸留され、これを濃縮し、分離した。すべての水性蒸
留物(114.6g/時、BuOH4.35g/時及び
AA6.25g/時を含む)を、還流としてライン7を
通してHRUに戻した。有機蒸留物(84.1g/時、
BuOH12.2g/時、AA9.94g/時、及びB
A56.3g/時を含む)を、ライン8を通して再循環
流としてエステル化反応容器に戻した。155.2g/
時のHRU流出流を、HRU塔底から除去し、120
℃、圧力35mmHg、滞留時間180分、及びH2
4 24.0重量%に保持された熱分解反応容器10に
供給した。合計で70.6g/時の熱分解反応容器塔頂
流(BuOH2.00g/時、AA34.3g/時、及
びBA9.29g/時を含む)を蒸留し、濃縮した。こ
の濃縮物を回収し、再循環流として主エステル化反応容
器に戻し、熱分解反応容器塔底流出流を、廃棄油として
廃棄した。
【0087】アクリル酸分離カラム15は、蒸気ジャケ
ットを有するステンレススチールのリボイラー及び水冷
凝縮器システムを取り付けた35プレートで直径5.0
cmのOldershaw蒸留カラムで構成されてい
た。従って、719.8g/時のエステル化反応容器有
機蒸留濃縮物及び36.5g/時の反応容器水性蒸留濃
縮物(上記に記載の組成物)を、塔頂圧力260mmH
g、塔底温度82℃、及び水性還流比12.5で運転さ
れているアクリル酸分離カラムに供給した。AA分離カ
ラムを通した蒸留によって合計で1193.8g/時の
塔頂混合物が得られ、これを濃縮し、分離した。合計で
526.4g/時の分離された水性相が採取され、その
487.9g/時を、ライン21を通して還流としてA
A分離カラムの塔頂に戻し、水性相の残りを、濃縮物の
残りと共に先に送った。BA生成物を含むBAに富む有
機相(667.4g/時)を、先に送って更なる単離に
かけた。これは、実質的にAAを含んでいなかった(A
A1500ppmを含んでいた)。50.4g/時のA
Aに富む塔底流をAA分離カラムから回収し(AA4
3.56g/時)、17を通してエステル化反応容器に
再循環させた。回収データは表10及び11に示す。
【0088】本実施例に記載された方法で運転したBA
を製造するための方法の全体によって、BuOHを基準
とするBAの収率は100.5%であり、AAを基準と
すると、99.8%のBA収率が認められた。
【0089】
【表12】
【0090】
【表13】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法のプロセスフローの例を示す
図である。
【図2】実施例におけるモデル実験の結果を示す図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョセフィーナ・ツェング・チャップマン アメリカ合衆国ペンシルバニア州19403、 ノーリスタウン、フェア・ビュー・レーン 8003 (72)発明者 マリオ・ジュセップ・ルシアーノ・ミラベ リ アメリカ合衆国ペンシルバニア州19044、 ホーシャム、ビクトリア・レーン 118 (72)発明者 エレミア・エサアヤ・ベンター アメリカ合衆国テキサス州77586、シーブ ロック、クレストウッド・ドライブ 523

Claims (34)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 C1 〜C4 アルキルアクリレートの製造
    中に生成する重質生成物からアクリル酸、C1 〜C4
    ルキルアクリレート及びC1 〜C4 アルカノールを回収
    する方法であって、 (a)重質生成物、水、残留酸触媒、及び場合によって
    は、鉱酸又はスルホン酸から選択される強酸を含む、水
    性生成物供給流及び重質生成物供給流の合計を、90℃
    〜140℃、圧力50〜1000mmHgに保持された
    加水分解反応容器に、水性供給流及び有機供給流の合計
    を基準として0.5〜20時間の滞留時間で供給し; (b)水5〜40重量%、及び、残留酸触媒及び場合に
    よっては強酸を含む酸少なくとも1重量%に加水分解反
    応容器の液体濃度を保持しながら、アクリル酸、C1
    4 アルキルアクリレート、C1 〜C4 アルカノール及
    び水を含む塔頂流を加水分解反応容器から蒸留し; (c)塔頂流を濃縮し; (d)濃縮した塔頂流から、C1 〜C4 アルキルアクリ
    レート、C1 〜C4 アルカノール、アクリル酸を含む有
    機相、及び、主として水、並びにアクリル酸及びC1
    4 アルカノールを含む水性相を分離し; (e)分離した有機相を除去し; (f)分離した水性相を加水分解反応容器に再循環し; (g)加水分解反応容器から、水性生成物供給流及び重
    質生成物供給流の合計を基準として20〜70重量%の
    加水分解反応容器流出流を取り出す;工程を含むことを
    特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 (a)加水分解反応容器流出流の100
    %以下を、90℃〜140℃、圧力20〜200mmH
    gに保持された熱分解反応容器に、供給反応容器流出流
    を基準として0.5〜20時間の滞留時間で供給し; (b)少なくとも7.5重量%の酸の熱分解反応容器液
    体濃度を保持しながら、アクリル酸、C1 〜C4 アルキ
    ルアクリレート、C1 〜C4 アルカノール及び水を含む
    熱分解反応容器塔頂流を熱分解反応容器から蒸留し; (c)熱分解反応容器塔頂流を濃縮し; (d)熱分解反応容器塔頂流から、アクリル酸、C1
    4 アルキルアクリレート、C1 〜C4 アルカノール及
    び水を回収する;工程を更に含む請求項1に記載の方
    法。
  3. 【請求項3】 水性生成物供給流及び重質生成物供給流
    の合計を、多プレート反応性蒸留カラムを有する加水分
    解反応容器に供給する請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 水性生成物供給流及び重質生成物供給流
    の合計を、連続混合条件下で加水分解反応容器に供給す
    る請求項1に記載の方法。
  5. 【請求項5】 鉱酸が硫酸であり、スルホン酸が、メタ
    ンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸及びトルエンスルホ
    ン酸からなる群から選択される請求項1に記載の方法。
  6. 【請求項6】 n−ブタノールによるアクリル酸の酸接
    触エステル化の間に生成した重質生成物からアクリル
    酸、n−ブチルアクリレート及びn−ブタノールを回収
    する方法であって、 (a)アクリル酸、n−ブチルアクリレート、n−ブタ
    ノール、水、重質生成物、残留酸触媒、及び場合によっ
    ては、鉱酸又はスルホン酸から選択される強酸を含む、
    水性生成物供給流及び重質生成物供給流の合計を、90
    ℃〜140℃、圧力50〜1000mmHgに保持され
    た加水分解反応容器に、水性生成物供給流及び重質生成
    物供給流の合計を基準として0.5〜20時間の滞留時
    間で供給し; (b)水5〜40重量%、及び、残留酸触媒及び場合に
    よっては強酸を含む酸少なくとも1重量%の加水分解反
    応容器液体濃度を保持しながら、アクリル酸、n−ブチ
    ルアクリレート、n−ブタノール及び水を含む塔頂流を
    加水分解反応容器から蒸留し; (c)塔頂流を濃縮し; (d)濃縮した塔頂流から、n−ブチルアクリレート、
    n−ブタノール及びアクリル酸を含む有機相、及び、主
    として水、並びにアクリル酸及びn−ブタノールを含む
    水性相を分離し; (e)分離した有機相を除去し; (f)分離した水性相を加水分解反応容器に再循環し; (g)加水分解反応容器から、水性生成物供給流及び重
    質生成物供給流の合計を基準として20〜70重量%の
    加水分解反応容器流出流を取り出す;工程を含むことを
    特徴とする方法。
  7. 【請求項7】 (a)加水分解反応容器流出流の100
    %以下を、90℃〜140℃、圧力20〜200mmH
    gに保持された熱分解反応容器に、供給反応容器流出流
    を基準として0.5〜20時間の滞留時間で供給し; (b)酸少なくとも7.5重量%の酸の熱分解反応容器
    液体濃度を保持しながら、アクリル酸、n−ブチルアク
    リレート、n−ブタノール及び水を含む熱分解反応容器
    塔頂流を熱分解反応容器から蒸留し; (c)熱分解反応容器塔頂流を濃縮し; (d)熱分解反応容器塔頂流から、アクリル酸、n−ブ
    チルアクリレート、n−ブタノール及び水を回収する;
    工程を更に含む請求項6に記載の方法。
  8. 【請求項8】 水性生成物供給流及び重質生成物供給流
    の合計を、多プレート反応性蒸留カラムを有する加水分
    解反応容器に供給する請求項6に記載の方法。
  9. 【請求項9】 水性供給流及び有機供給流の合計を、連
    続混合条件下で加水分解反応容器に供給する請求項6に
    記載の方法。
  10. 【請求項10】 鉱酸が硫酸から選択され、スルホン酸
    が、メタン−、ベンゼン−又はトルエン−スルホン酸か
    ら選択される請求項6に記載の方法。
  11. 【請求項11】 残留酸触媒及び鉱酸がそれぞれ硫酸で
    ある請求項6に記載の方法。
  12. 【請求項12】 n−ブタノールによるアクリル酸の酸
    接触エステル化の間に生成した重質生成物からアクリル
    酸、n−ブチルアクリレート及びn−ブタノールを連続
    的に回収する方法であって、 (a)エステル化反応混合物から、アクリル酸、n−ブ
    チルアクリレート、n−ブタノール及び水を同時に蒸留
    しながら、アクリル酸、n−ブチルアクリレート、n−
    ブタノール、水、重質生成物及び残留酸触媒を含むエス
    テル化反応混合物を含むエステル化反応容器から反応容
    器流出流を連続的に取り出し; (b)反応容器流出流、水、場合によっては、鉱酸又は
    スルホン酸から選択される強酸、及び場合によっては更
    なる重質生成物を含む、水性供給流及び有機供給流の合
    計を、90℃〜140℃、圧力50〜1000mmHg
    に保持された加水分解反応容器に、水性供給流及び有機
    供給流の合計を基準として0.5〜20時間の滞留時間
    で供給し; (c)水5〜40重量%、及び、残留酸触媒及び場合に
    よっては強酸を含む酸少なくとも1重量%の加水分解反
    応容器液体濃度を保持しながら、アクリル酸、n−ブチ
    ルアクリレート、n−ブタノール及び水を含む塔頂流を
    加水分解反応容器から蒸留し; (d)塔頂流を濃縮し; (e)濃縮した塔頂流から、n−ブチルアクリレート、
    n−ブタノール及びアクリル酸を含む有機相、及び、主
    として水、並びにアクリル酸及びn−ブタノールを含む
    水性相を分離し; (f)分離した有機相を除去し; (g)分離した水性相を加水分解反応容器に再循環し; (h)加水分解反応容器から、水性供給流及び有機供給
    流の合計を基準として20〜70重量%の加水分解反応
    容器流出流を取り出す;工程を含むことを特徴とする方
    法。
  13. 【請求項13】 (a)加水分解反応容器流出流の10
    0%以下を、90℃〜140℃、圧力20〜200mm
    Hgに保持された熱分解反応容器に、供給反応容器流出
    流を基準として0.5〜20時間の滞留時間で供給し; (b)酸少なくとも7.5重量%の熱分解反応容器液体
    濃度を保持しながら、アクリル酸、n−ブチルアクリレ
    ート、n−ブタノール及び水を含む熱分解反応容器塔頂
    流を熱分解反応容器から蒸留し; (c)熱分解反応容器塔頂流を濃縮し; (d)熱分解反応容器塔頂流から、アクリル酸、n−ブ
    チルアクリレート、n−ブタノール及び水を回収する;
    工程を更に含む請求項12に記載の方法。
  14. 【請求項14】 水性供給流及び有機供給流の合計を、
    多プレート反応性蒸留カラムを有する加水分解反応容器
    に供給する請求項12に記載の方法。
  15. 【請求項15】 水性供給流及び有機供給流の合計を、
    連続混合条件下で加水分解反応容器に供給する請求項1
    2に記載の方法。
  16. 【請求項16】 更なる重質生成物が水性供給流及び有
    機供給流の合計の80重量%以下を構成する請求項12
    に記載の方法。
  17. 【請求項17】 鉱酸が硫酸であり、スルホン酸が、メ
    タン−、ベンゼン−又はトルエン−スルホン酸から選択
    される請求項12に記載の方法。
  18. 【請求項18】 酸触媒及び鉱酸がそれぞれ硫酸である
    請求項12に記載の方法。
  19. 【請求項19】 エステル化反応混合物からアクリル酸
    を実質的に含まないn−ブチルアクリレートを連続的に
    回収する方法であって、 (a)エステル化反応容器に、アクリル酸/n−ブタノ
    ールのモル比1:1.1〜1:1.7のアクリル酸及び
    n−ブタノール、及び酸触媒を連続的に供給し; (b)アクリル酸及びn−ブタノールを反応させてアク
    リル酸を基準として少なくとも60%の転化率でn−ブ
    チルアクリレートを生成させ、更に、アクリル酸、n−
    ブチルアクリレート、n−ブタノール、水、重質生成物
    及び酸触媒を含むエステル化反応混合物を生成させ; (c)エステル化反応容器から、アクリル酸、n−ブチ
    ルアクリレート、n−ブタノール及び水を含む気化混合
    物を蒸留し; (d)気化混合物を濃縮して、有機相及び水性相を含む
    第1の濃縮物を生成させ; (e)有機相の0〜30%を、エステル化反応容器の上
    に載置したエントレインメント分離器に戻し; (f)有機相の70〜100%及び水性相の50〜10
    0%を、アクリル酸分離カラムに供給し; (g)アクリル酸分離カラムから、35〜800mmH
    gの圧力、8.5:1〜17:1の水性還流比で、n−
    ブタノール、n−ブチルアクリレート及び水の共沸混合
    物を含む塔頂混合物を水性モードで蒸留し; (h)蒸留カラムから、アクリル酸富化塔底流を除去
    し; (i)アクリル酸富化塔底流を、アクリル酸分離カラム
    からエステル化反応容器に再循環し; (j)塔頂混合物を濃縮して第2の濃縮物を生成させ; (k)第2の濃縮物を、n−ブチルアクリレート富化有
    機相及び分離された水性相に分離し; (l)実質的にアクリル酸を含まない、n−ブチルアク
    リレート富化有機相を除去する;工程を含むことを特徴
    とする方法。
  20. 【請求項20】 酸触媒が、硫酸、スルホン酸及び強酸
    イオン交換樹脂からなる群から選択される請求項19に
    記載の方法。
  21. 【請求項21】 酸触媒が硫酸である請求項19に記載
    の方法。
  22. 【請求項22】 アクリル酸分離カラムにおける蒸留を
    90〜135mmHgの圧力で行う請求項19に記載の
    方法。
  23. 【請求項23】 水性還流比が8.5〜12.5である
    請求項19に記載の方法。
  24. 【請求項24】 (a)工程(d)、(e)及び(f)
    をバイパスし; (b)気化混合物の100%を工程(f)のアクリル酸
    分離カラムに直接供給して、水性還流比13:1〜1
    7:1で蒸留する;工程を更に含む請求項19に記載の
    方法。
  25. 【請求項25】 アクリル酸を実質的に含まないn−ブ
    チルアクリレートを製造し、アクリル酸、n−ブチルア
    クリレート、n−ブタノール、水、重質生成物及び酸触
    媒を含むエステル化反応容器混合物からアクリル酸、n
    −ブチルアクリレート、n−ブタノール(n−ブタノー
    ル)及び水を回収する連続方法であって、 (a)エステル化反応容器に、1:1.1〜1:1.7
    のモル比のアクリル酸及びn−ブタノール及び酸触媒を
    供給し; (b)アクリル酸及びn−ブタノールを反応させてアク
    リル酸を基準として少なくとも60%の転化率でn−ブ
    チルアクリレートを生成させ、アクリル酸、n−ブチル
    アクリレート、n−ブタノール、水、重質生成物及び酸
    触媒を含むエステル化反応混合物を生成させ; (c)エステル化反応容器から、アクリル酸、n−ブチ
    ルアクリレート、n−ブタノール及び水を同時に蒸留し
    ながら、連続転化エステル化反応容器混合物から反応容
    器流出流を取り出し; (d)反応容器流出流、水、場合によっては、鉱酸又は
    スルホン酸から選択される強酸、及び場合によっては更
    なる重質生成物を含む、水性供給流及び有機供給流の合
    計を、90℃〜140℃、圧力50〜1000mmHg
    に保持された加水分解反応容器に、水性供給流及び有機
    供給流の合計を基準として0.5〜20時間の滞留時間
    で供給し; (e)水5〜40重量%、及び、酸触媒及び場合によっ
    ては強酸を含む酸少なくとも1重量%の加水分解反応容
    器液体濃度を保持しながら、アクリル酸、n−ブチルア
    クリレート、n−ブタノール及び水を含む塔頂流を加水
    分解反応容器から蒸留し; (f)塔頂流を濃縮し; (g)濃縮した塔頂流から、n−ブチルアクリレート、
    n−ブタノール及びアクリル酸を含む有機相、及び、主
    として水、並びにアクリル酸及びn−ブタノールを含む
    水性相を分離し; (h)分離した有機相をエステル化反応容器に供給し; (i)分離した水性相を加水分解反応容器に供給し; (j)加水分解反応容器から、水性供給流及び有機供給
    流の合計を基準として20〜70重量%の加水分解反応
    容器流出流を取り出し; (k)加水分解反応容器流出流の100%以下を、90
    ℃〜140℃、圧力20〜200mmHgに保持された
    熱分解反応容器に、供給反応容器流出流を基準として
    0.5〜20時間の滞留時間で供給し; (l)酸少なくとも7.5重量%の熱分解反応容器液体
    濃度を保持しながら、アクリル酸、n−ブチルアクリレ
    ート、n−ブタノール及び水を含む熱分解反応容器塔頂
    流を熱分解反応容器から蒸留し; (m)熱分解反応容器塔頂流を濃縮し; (n)アクリル酸、n−ブチルアクリレート、n−ブタ
    ノール及び水を含む濃縮された熱分解反応容器塔頂流を
    エステル化反応容器に再循環し; (o)上記工程(c)〜(n)と共に、アクリル酸、n
    −ブチルアクリレート、n−ブタノール及び水を含む気
    化混合物をエステル化反応容器から蒸留し; (p)気化混合物を濃縮して、有機相及び水性相を含む
    第1の濃縮物を生成させ; (q)有機相の0〜30%を、エステル化反応容器の上
    に載置したエントレインメント分離器に戻し; (r)有機相の70〜100%及び水性相の50〜10
    0%を、アクリル酸分離カラムに供給し; (s)アクリル酸分離カラムから、35〜800mmH
    gの圧力、8.5:1〜17:1の水性還流比で、ブタ
    ノール、ブチルアクリレート及び水の共沸混合物を含む
    塔頂混合物を水性モードで蒸留し; (t)蒸留カラムから、アクリル酸富化塔底流を除去
    し; (u)アクリル酸富化塔底流を、アクリル酸分離カラム
    からエステル化反応容器に再循環し; (v)塔頂混合物を濃縮して第2の濃縮物を生成させ; (w)第2の濃縮物を、n−ブチルアクリレート富化有
    機相及び分離された水性相に分離し; (x)実質的にアクリル酸を含まない、n−ブチルアク
    リレート富化有機相を除去する;工程を含むことを特徴
    とする方法。
  26. 【請求項26】 (a)工程(p)、(q)及び(r)
    をバイパスし; (b)気化混合物の100%を工程(s)のアクリル酸
    分離カラムに直接供給して、水性還流比13:1〜1
    7:1で蒸留する;工程を更に含む請求項25に記載の
    方法。
  27. 【請求項27】 酸触媒が、硫酸、スルホン酸及び強酸
    イオン交換樹脂からなる群から選択される請求項25に
    記載の方法。
  28. 【請求項28】 スルホン酸が、メタンスルホン酸、ベ
    ンゼンスルホン酸及びトルエンスルホン酸からなる群か
    ら選択される請求項27に記載の方法。
  29. 【請求項29】 アクリル酸分離カラムにおける蒸留を
    90〜135mmHgの圧力で行う請求項25に記載の
    方法。
  30. 【請求項30】 水性還流比が8.5〜12.5である
    請求項25に記載の方法。
  31. 【請求項31】 水性供給流及び有機供給流の合計を、
    多カラム反応性蒸留カラムを有する加水分解反応容器に
    供給する請求項25に記載の方法。
  32. 【請求項32】 水性供給流及び有機供給流の合計を、
    連続混合条件下で加水分解反応容器に供給する請求項2
    5に記載の方法。
  33. 【請求項33】 更なる重質生成物が、水性供給流及び
    有機供給流の80重量%以下を構成する請求項25に記
    載の方法。
  34. 【請求項34】 酸触媒及び鉱酸がそれぞれ硫酸である
    請求項25に記載の方法。
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