JPS61212531A - メタクリル酸の製法 - Google Patents

メタクリル酸の製法

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JPS61212531A
JPS61212531A JP61048761A JP4876186A JPS61212531A JP S61212531 A JPS61212531 A JP S61212531A JP 61048761 A JP61048761 A JP 61048761A JP 4876186 A JP4876186 A JP 4876186A JP S61212531 A JPS61212531 A JP S61212531A
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methacrolein
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methacrylic acid
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ペーター・バスラー
ゲルト・デユムゲン
ゲルト・フオウキユート
リヒアルト・クラベツツ
フランツ・メルガー
フリードベルト・ネース
ヘルベルト・フオーゲン
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/16Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation
    • C07C51/21Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen
    • C07C51/25Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of unsaturated compounds containing no six-membered aromatic ring
    • C07C51/252Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of unsaturated compounds containing no six-membered aromatic ring of propene, butenes, acrolein or methacrolein
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
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    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/61Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reactions not involving the formation of >C = O groups
    • C07C45/67Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reactions not involving the formation of >C = O groups by isomerisation; by change of size of the carbon skeleton
    • C07C45/68Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reactions not involving the formation of >C = O groups by isomerisation; by change of size of the carbon skeleton by increase in the number of carbon atoms
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、メタクリル酸の改良合成法に関する。
メタクロレインを、水蒸気の存在下に酸素含有ガス混合
物を用いて、モリブデン及び燐を含有する触媒を利用し
て気相酸化することにより、メタクリル酸を製造しうろ
ことは公知である。
反応させるメタクロレインは、工業的方法ではイソブチ
ン又は三級ブタノールの気相酸化により得られる。
西独特許875194号明細書に記載の他の方法では、
プロパナールをホルムアルデヒドと液相中で一級又は二
級アミンの存在下に40℃以上の温度で反応させること
により、メタクロレインが製造される。
しかし後者の方法によりプロパナールとホルムアルデヒ
ドの縮合によって得られるメタクロレインをさらに加工
して、Mo及びPを含有する触媒を利用して接触酸化し
てメタクリル酸にする場合は、実際は変化率、収率及び
触媒寿命に関して再生産が困難な悪い結果が得られる。
したがってこの変化率及び収率を、再生産可能に改善す
ることは、きわめて興味あることであった。なぜならば
プロパナール及びホルムアルデヒドから、したがって最
終的にはエチレン及び合成ガスからのメタクリル酸の製
造は、例えばイソブチレンからの方法に比して、操作技
術的にも経済的にも優越すると認められるからである。
本発明者らは、ガス混合物がメタクロレインに対し0.
2重量%以下の酸素を含有し及び/又は不飽和の炭素原
子が4個より多い有機化合物を含有するとき、プロパナ
ールとホルムアルデヒドの反応により得られるメタクロ
レインを、酸素含有ガス混合物を用いて、水蒸気の存在
下にモリブデン及び燐を酸化物の形で含有する触媒を利
用して気相酸化することにより、メタクリル酸を有利に
製造しうろことを見出した。
プロパナール及びホルムアルデヒドからのメタクロレイ
ンの合成においては、少量の酸素を含有し、及び/又は
不飽和の4個以上の炭素原子を有する副生物、例えば2
−メチルペンタナール、二量体のメタクロレイン、2−
メチルペンタナール、6−メドキシーイソブチルアルデ
ヒド及び時にはトリメチロールエタン、モノ−、ジー及
びトリエチルトリオキサンが生成し、これがモリブテン
及び燐を含有する酸化触媒の負荷を小濃度でも強く低下
し、そして時間の浪費になりかつ触媒寿命を短縮する再
生手段が必要となる。
高分子化合物の触媒への作用機構はまだ明らカニサして
おらず、そしてメタクロレイン合成に障害となるすべて
の高分子副生物は同定されていない。しかし特に次式の
2−メチル−2−ペンテナール(1)及び二量体メタク
ロレイン(II)が触媒負荷を低下させることが示され
ている。
この両化合物は触媒表面に高い吸着エネルギーで固着さ
れ、そしてこれがメタクロレインの酸化を阻止すると考
えられる。両化合物(1)及び(It)の濃度を、それ
ぞれメタクロレインに対し0.15重量%以下にすべき
ことが見出された。(1)及び(If)の濃度を0.1
0重量%以下にすることは特に有利である。両化合物の
合計は、一般に0.15重量%特に0.1重量%を越え
ないようにすべきである。前記種類の副生物は、常法例
えば吸収又は蒸留により、メタクロレインから分離する
ことができる。
触媒としては、メタクロレイン酸化のため自体既知の燐
及びモリブデンを含有する酸化触媒が適する。これはM
OlV、Wの燐含有へテロポリ酸及びそのアルカリ塩又
はアルカリ土類塩から導かれる。この種の触媒は、例え
ば米国特許4409128号明細書ならびに英国特許2
133307号明細書により公知である。
これは一般に、各成分の酸化物又は他の化合物を、水を
含有しない有機媒質中で、モリブデン、バナジン、タン
グステンの燐含有へテロポリ酸又はその塩を形成させる
条件下で一緒にすることにより製造される。次いで生成
物を乾燥し、成形し、そして最後に好ましくは高温で焼
成することにより活性化する。
メタクロレインの気相酸化においては、酸化剤として窒
素及び場合により一酸化炭素のはかに好ましくは水蒸気
を含有する酸素含有ガス混合物が用いられる。本方法は
一般に1〜5バール好ましくは1〜2.5パールの圧力
下で、0.5〜5秒好ましくは1〜6秒の滞留時間及び
2゜0〜370℃好ましくは250〜640 ’Cの温
度において行われる。
合成ガス中のメタクロレイン:水蒸気:酸素:不活性ガ
スのモル比は、一般に1:1〜2゜:1〜6:4〜50
、好ましくは1:2〜1゜: t 55〜4:6〜30
である。
メタクロレインの反応は、触媒が中に固定配置されてい
る管束反応器中で行うことが好ましいが、流動床で操作
することもできる。触媒を積み重ねて固定配置したもの
が好ましい。
反応器廃ガスは場合により180〜250℃に間接冷却
したのち、一般に40〜80℃の温度で水洗され、その
際メタクリル酸の水溶液が得られる。これは夾雑する少
量の酢酸、アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、シトラ
コン酸及び蟻酸、アルデヒド及びケトンのほかに、反応
条件及び水洗条件によって多少とも未反応のメタクロレ
インを含有しうる。メタクリル酸は、普通は水溶液から
有機溶剤で抽出し、そして抽出剤及び副生物を蒸留によ
り分離する。未反応のメタクロレインは、一部は水性凝
縮物から蒸留により又は不活性ガスを用いる追出しによ
り分離され、一部は洗浄塔の廃ガスから低温で水を用い
て洗出し、そして好ましくは洗浄塔の廃ガスの一部と一
緒に気化したのち、合成に再供給することができる。
プロパナールとホルムアルデヒドの縮合法により得られ
そして原料とされるメタクロレインは、一般に4個以上
の炭素原子を有する不飽和の及び/又は酸素を含有する
有機化合物のほかに、約0.5〜6重量%の濃度の水、
ならびに少量のメタノール、ホルムアルデヒド及びプロ
ピオンアルデヒドを含有する。ホルムアルデヒド及びプ
ロピオンアルデヒドの濃度は、希望しない副反応を避け
るため、一般に壽キメタクロレインに対し1重量%好ま
しくは0.5重量%を越えてはならない。
下記実施例中の部及び%は、特に指示のない限り重量忙
関する。容量部は重量部に対しj対時の関係にある。
実施例1 ヘプタモリブチ/酸アンモニウム212部、85%燐酸
22.6部、メタバナジン酸アンモニウム11.7部、
硝酸セシウム39部、硝酸銅12.08部及び塩化ロジ
ウム(nl)p水和物2部を、順次に水1200部に攪
拌しながら溶解する。
得られた懸濁液を水浴上で濃縮し、残留物を130℃で
12時間乾燥する。乾燥物を粉砕し、グラファイト粉末
2重量%を添加したのち、圧搾して5×6關の錠剤にす
る。
この錠剤形触媒1.1容量部を、塩浴により加熱される
内径26mmの反応管(これは外径8mの軸方向に延び
る温度測定管を備えている)に充填する。この反応管に
618℃の浴温で、メタクロレイン6容量%、酸素8.
8容量%、水蒸気25.2容量%及び窒素60容量%か
らのガス混合物を、毎時1106容量部(標準条件で)
導入する。
装入されるメタクロレインは冷却された貯槽から、14
バールの水蒸気により加熱される噴霧蒸発器に送られ、
そこで予備加熱された残りのガス中に気化される。この
メタクロレインは、その重量に対し0.42%のプロパ
ナール及び0゜3%のホルムアルデヒドのほかに、0.
08%の2−メチルペンテナール混合物(2−MP)及
び0.02%の二量体メタクロレイン(DIM )を含
有する。
反応排出物の分析結果によれば、メタクロレインの変化
率は57.2モル%、メタクリル酸の収率は50.8モ
ル%、メタクリル酸生成の選択率は88.8モル%であ
る。
比較例1a 実施例10条件下で、2−MP 0.18重量%及びD
IM 0.42重量%を含有するメタクロレインを使用
すると、第1表にまとめて示す結果が得られる。4日の
試験期間内に、変化率及び収率は絶えず低下する。
第1表 (重量%) 0.18  0.42 0.60   0     5
5.9   49.51     54.6   48
.8 2     52.1    46.5350.6  
 45.2 4     50.6   44.6 比較例1b 実施例1と同様に操作し、ただしMP及びDIMO02
1重量%、プロパナール1.32重i%及びホルムアル
デヒド0.6重量%を含有するメタクロレインを装入す
る。実施例1の試験条件下で、変化率は53.7モル%
、選択率は48.6モル%である。
比較例1cないし1e 実施例1と同様に操作し、ただしメタクロレイン中の2
−MP及びDIMの含量を変更する。その結果を第2表
にまとめて示す。
実施例2及び比較例2a及び2b 実施例1と同様に操作し、ただしメタクロレイン中のD
IM含量を変更する。その結果も第2表に示す。
第  2  表 実施例j   O,080,020,10157,25
0,8比較例1c  O,120,030゜15   
2   53.7  48.1//   1d0.30
    Q、05  0.33     4     
53.0   47.Ou 1e O,420,090
,51448,143,0実施例2  0.06 0.
04 0.10   2   56.5  51.0比
較例2a  Q、Q9  0.40 0.49   3
   50.6  45.31/ 2k) 0.220
.450.67 2 46.942.7実施例3及び比
較例3a及び3b Mob、 300部、99%v、o、 18.9部、8
5%燐酸24部、As、05 a H2O5,4部及び
CuO5,5部を、水3000部に加入し、6時間還流
加熱する。水60部に溶解したKOH(85%) 1.
35部を添加したのち、溶液をさらに3時間沸騰加熱す
る。次いで水浴上で蒸発濃縮し、さらに85℃で12時
間乾燥する。生成物を粉砕し、グラファイト粉末2重量
%を混合し、圧搾して5×3■の錠剤にする。
得られた触媒1容量部を実施例1と同様に塩浴反応器に
充填し、これに327℃の浴温でメタクロレイン4.5
容量%、酸素10容量%、水蒸気22.5容量%及び窒
素63容量%から成るガス混合物を、毎時1590容量
部(標準状態)導通する。
3回の実験において、高分子副生物2−MP及q DI
Mに関して種々の純度を有するメタクロレインを使用す
る。その結果は第3表にまとめて示すとおりで、変化率
及び収率に副生物が、強く抑制する影響を与えることが
認められる。
第  3  表 実施例3 0.05 0.03 0.08    2 
  65.7  50.5比較例3a  O,400,
390,792、57,845,8tt 3bO,11
1,261,57254,344,1450,540,

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ガス混合物がメタクロレインに対し0.2重量%以
    下の酸素を含有し及び/又は不飽和の炭素原子数が4個
    より多い有機化合物を含有することを特徴とする、プロ
    パナールとホルムアルデヒドの反応により得られるメタ
    クロレインを、酸素含有ガス混合物を用いて、水蒸気の
    存在下にモリブデン及び燐を酸化物の形で含有する触媒
    を利用して気相酸化することによるメタクリル酸の製法
    。 2、2−メチルペンテナールと二量体メタクロレインの
    合計濃度が、メタクロレインに対し0.15重量%以下
    であることを特徴とする、特許請求の範囲第1項に記載
    の方法。 3、プロパナールとホルムアルデヒドの濃度がメタクロ
    レインに対し1.0重量%以下であることを特徴とする
    、特許請求の範囲第1項又は第2項に記載の方法。
JP61048761A 1985-03-12 1986-03-07 メタクリル酸の製法 Pending JPS61212531A (ja)

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DE3508702.1 1985-03-12
DE19853508702 DE3508702A1 (de) 1985-03-12 1985-03-12 Verfahren zur herstellung von methacrylsaeure

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JP2017529359A (ja) * 2014-09-18 2017-10-05 エボニック レーム ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングEvonik Roehm GmbH メタクロレインを製造するための最適化された方法

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EP0194620A2 (de) 1986-09-17
DE3508702A1 (de) 1986-09-18
EP0194620A3 (de) 1988-03-23

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