WO2018070165A1 - 計測装置、シアノヒドリン含有液の製造装置および計測方法 - Google Patents

計測装置、シアノヒドリン含有液の製造装置および計測方法 Download PDF

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carbonyl compound
cyanating agent
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隆典 青木
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C255/00Carboxylic acid nitriles
    • C07C255/01Carboxylic acid nitriles having cyano groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C255/16Carboxylic acid nitriles having cyano groups bound to acyclic carbon atoms containing cyano groups and singly-bound oxygen atoms bound to the same carbon atom of an acyclic carbon skeleton
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/41Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length

Definitions

  • the present invention relates to a measuring apparatus, a manufacturing apparatus for a cyanohydrin-containing liquid, and a measuring method.
  • Cyanohydrin is industrially important as a raw material for carboxylic acids, amino acids, hydroxy esters and the like.
  • a method for producing such cyanohydrin for example, methods described in Patent Documents 1 and 2 are disclosed.
  • cyanohydrin is useful as a raw material for carboxylic acids, amino acids, hydroxyesters, and the like.
  • carboxylic acids and the like are used for food and drink materials.
  • lactonitrile which is one of cyanohydrins, is useful as a raw material for producing lactic acid and the like, and the lactic acid and the like are used for food and drink materials and the like.
  • this food / beverage material and the like have been required to have an extremely low impurity content such as a reaction raw material, and the cyanohydrin-containing liquid that is the raw material is also required to have an extremely low impurity content.
  • the conventional cyanohydrin-containing liquid production method continuously produces a cyanohydrin-containing liquid
  • the amount of the raw material carbonyl compound in the reactor and the amount of the raw material cyanating agent cannot be sufficiently controlled.
  • a cyanohydrin-containing liquid having a low impurity content could not be easily obtained because the purification conditions could not be maintained in an optimal state in the purification of the reaction liquid.
  • the present invention easily produces a cyanohydrin-containing liquid having a low impurity content such as a reaction raw material, so that it can quickly measure the concentration of a compound in the reaction liquid, a measurement method, and a cyanohydrin-containing liquid having the apparatus. It is an object to provide a liquid manufacturing apparatus.
  • the inventors of the present invention have at least one of an ultraviolet absorptiometer and a cyan meter, a refractometer, and a measurement having a specific program for calculating a cyanohydrin concentration.
  • the present inventors have found that the above problems can be solved by an apparatus, and have completed the present invention.
  • the present invention relates to the following [1] to [7], for example.
  • An apparatus used when a raw material carbonyl compound represented by formula (A) and a raw material cyanating agent represented by formula (B) are reacted to obtain a cyanohydrin-containing liquid continuously The device is An ultraviolet absorptiometer for measuring the concentration of the carbonyl compound contained in the reaction solution of the raw material carbonyl compound and the raw material cyanating agent, and a refractometer for measuring the total concentration of the carbonyl compound and the cyanohydrin are provided. And a program for calculating the concentration of the cyanohydrin from the concentration of the carbonyl compound obtained from the ultraviolet absorptiometer and the total concentration of the carbonyl compound and the cyanohydrin obtained from the refractometer.
  • a cyan meter for measuring the concentration of the cyanating agent contained in the reaction solution of the raw material carbonyl compound and the raw material cyanating agent, and a refractometer for measuring the total concentration of the cyanating agent and the cyanohydrin are provided.
  • An ultraviolet absorptiometer for measuring the concentration of the carbonyl compound contained in the reaction solution of the raw material carbonyl compound and the raw material cyanating agent, a cyan meter for measuring the concentration of the cyanating agent, and the carbonyl compound and the cyanide
  • a refractometer for measuring the total concentration of the agent and the cyanohydrin, the concentration of the carbonyl compound obtained from the ultraviolet absorptiometer, the concentration of the cyanating agent obtained from the cyan meter, and
  • a measuring apparatus comprising: a program for calculating a concentration of the cyanohydrin from a total concentration of the carbonyl compound, the cyanating agent and the cyanohydrin obtained from the refractometer.
  • R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, a heterocyclic group, or a part of these groups It is a group substituted with a substituent.
  • M is a hydrogen atom, an alkali metal, an alkaline earth metal, iron, copper, or zinc, and n is a valence of M.
  • a supply unit for supplying the raw material carbonyl compound and the raw material cyan compound to the reaction system;
  • a reactor for reacting the supplied raw material to obtain a reaction liquid containing cyanohydrin;
  • An apparatus for producing a cyanohydrin-containing liquid comprising the measurement apparatus according to [1] or [2].
  • the measuring device is provided in the reactor or on a flow path branched from the reactor, and measures the reaction liquid in the reactor. Based on the result of the measurement device, it has a control unit for controlling the supply amount to the reaction system of at least one compound selected from the raw material carbonyl compound and the raw material cyan compound, The apparatus for producing a cyanohydrin-containing liquid according to [3].
  • the apparatus further comprises a distillation apparatus for distilling the reaction solution obtained in the reactor,
  • the measuring device is provided in the distillation device or on a flow path branched from the distillation device, and measures the reaction liquid in the distillation device, Based on the result of the measurement device, having a control unit for controlling the distillation conditions,
  • the apparatus for producing a cyanohydrin-containing liquid according to [3].
  • the concentration of the compound in the reaction solution can be quickly measured, and a cyanohydrin-containing solution having a low impurity content such as a reaction raw material can be easily produced.
  • the measuring device of the present invention is an apparatus used when a raw material carbonyl compound represented by the formula (A) and a raw material cyanating agent represented by the formula (B) are reacted to continuously obtain a cyanohydrin-containing liquid. Because The device is An ultraviolet absorptiometer for measuring the concentration of the carbonyl compound contained in the reaction solution of the raw material carbonyl compound and the raw material cyanating agent, and a refractometer for measuring the total concentration of the carbonyl compound and the cyanohydrin are provided.
  • a program for calculating the concentration of the cyanohydrin from the concentration of the carbonyl compound obtained from the ultraviolet absorptiometer and the total concentration of the carbonyl compound and the cyanohydrin obtained from the refractometer A cyan meter for measuring the concentration of the cyanating agent contained in the reaction solution of the raw material carbonyl compound and the raw material cyanating agent, and a refractometer for measuring the total concentration of the cyanating agent and the cyanohydrin are provided. And a program for calculating the concentration of the cyanohydrin from the concentration of the cyanating agent obtained from the cyanometer and the total concentration of the cyanating agent and the cyanohydrin obtained from the refractometer.
  • An ultraviolet absorptiometer for measuring the concentration of the carbonyl compound contained in the reaction solution of the raw material carbonyl compound and the raw material cyanating agent, a cyan meter for measuring the concentration of the cyanating agent, and the carbonyl compound and the cyanide
  • a refractometer for measuring the total concentration of the agent and the cyanohydrin, the concentration of the carbonyl compound obtained from the ultraviolet absorptiometer, the concentration of the cyanating agent obtained from the cyan meter, and And a program for calculating the concentration of the cyanohydrin from the total concentration of the carbonyl compound, the cyanating agent and the cyanohydrin obtained from the refractometer.
  • R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, a heterocyclic group, or a part of these groups It is a group substituted with a substituent.
  • M is a hydrogen atom, an alkali metal, an alkaline earth metal, iron, copper, or zinc, and n is a valence of M.
  • the cyanohydrin-containing liquid In the production of the cyanohydrin-containing liquid, it is preferable to produce it continuously from the viewpoint of productivity and the like.
  • the present inventor tried various methods such as control of the impurity content of the reaction raw material, control of reaction, control of purification conditions, etc. in an attempt to produce a cyanohydrin-containing liquid having a low impurity content, but the cyanohydrin having a sufficiently low impurity content.
  • the containing liquid could not be produced continuously.
  • a raw material carbonyl compound and a raw material cyanating agent are reacted to obtain a cyanohydrin-containing liquid
  • a raw material carbonyl compound or a raw material cyanating agent is added to a reactor.
  • the supply amount was controlled using a flow meter or the like. Even if the supply amount is controlled using a flow meter or the like, the amount of the raw material carbonyl compound supplied to the reactor and the amount of the raw material cyanating agent cannot be sufficiently controlled, and the quality of the resulting cyanohydrin-containing liquid is poor. It was not stable.
  • the measuring device of the present invention is useful for grasping the state of the reaction liquid in the reactor or the distillation apparatus for reacting the raw material carbonyl compound and the raw material cyanide.
  • the measuring device of the present invention examples include measuring devices (I) to (III) described below.
  • the measuring device (I) is a device having an ultraviolet absorptiometer and a refractometer as a device for measuring the concentration of a raw material.
  • the measuring device (I) measures the concentration of the carbonyl compound contained in the reaction solution using an ultraviolet absorptiometer, and sums the carbonyl compound and cyanohydrin contained in the reaction solution using a refractometer. Measure the concentration of.
  • the cyanohydrin concentration is calculated from the concentration of the carbonyl compound obtained by the ultraviolet absorptiometer and the total concentration of the carbonyl compound and cyanohydrin obtained by the refractometer. calculate.
  • the measuring device (II) is a device having a cyan meter and a refractometer as a device for measuring the concentration of the raw material.
  • the measuring device (II) uses a cyan meter to measure the concentration of the cyanating agent contained in the reaction solution, and using a refractometer, the total of the cyanating agent and cyanohydrin contained in the reaction solution. Measure the concentration of.
  • the measuring apparatus (II) of the present invention normally has, from the concentration of the cyanating agent obtained with the cyan meter, and the total concentration of the cyanating agent and cyanohydrin obtained with the refractometer, Calculate the cyanohydrin concentration.
  • the measuring device (III) is a device having an ultraviolet absorptiometer, a cyan meter, and a refractometer as a device for measuring the concentration of the raw material.
  • the measuring device (III) measures the concentration of the carbonyl compound contained in the reaction solution using an ultraviolet absorptiometer, and measures the concentration of the cyanating agent contained in the reaction solution using a cyan meter, Using a refractometer, the total concentration of the carbonyl compound, the cyanating agent, and cyanohydrin contained in the reaction solution is measured.
  • the concentration of the carbonyl compound obtained with the ultraviolet absorptiometer is calculated from the total concentration of the obtained carbonyl compound, cyanating agent and cyanohydrin.
  • the measurement device of the present invention is preferably the measurement devices (I) and (II), more preferably the measurement device (I), from the viewpoint of simplicity of the device and ease of measurement.
  • the “concentration” measured and calculated by the measuring apparatus of the present invention that is, the concentration of the carbonyl compound, the concentration of the cyanating agent, the total concentration of at least one of the carbonyl compound and the cyanating agent and cyanohydrin, the cyanohydrin concentration, etc.
  • the molar concentration is preferable.
  • the concentration of the compound in the reaction solution can be quickly measured, and the supply amount of raw material and distillation conditions can be controlled based on the measurement result.
  • a cyanohydrin-containing liquid with a low content can be easily produced.
  • the measuring device of the present invention preferably has an automatic sampling function that can automatically sample the reaction solution. Sampling of the reaction solution may be performed manually, but a sample can be stably obtained by regular automatic sampling.
  • Automatic sampling is, for example, a flow path (circulation path) that sends liquid from the reactor to the instrument that performs measurement, or that sends liquid from the reactor to the instrument that performs measurement, and sends the liquid from the instrument to the reactor after measurement. Done through.
  • the term “automatic” means that the device is actively operated without human intervention during the operation of the manufacturing equipment such as the reactor. That is, setting before starting the reaction, maintenance, and the like may be performed with human intervention.
  • the concentration of the sampled reaction solution is detected by the measuring device of the present invention.
  • the detection may be performed manually or automatically, it is preferable that the detection is automatically performed.
  • Automatic detection means that the sampled reaction solution is automatically detected.
  • automatic measurement means that the reaction solution is sampled and the sampled reaction solution is automatically detected.
  • the measurement apparatus of the present invention has an automatic measurement function capable of automatic measurement, such as the concentration of the carbonyl compound, the concentration of the cyanating agent, and the total concentration of at least one of the carbonyl compound and the cyanating agent and cyanohydrin. It is preferable because it is easy to grasp such information over time. In other words, when it is not automatic measurement, it is necessary to manually perform at least one of sampling and detection of the reaction solution, which is troublesome. However, automatic measurement is preferable because such trouble is unnecessary.
  • the concentration of the carbonyl compound, the concentration of the cyanating agent, the total concentration of at least one of the carbonyl compound and the cyanating agent, and cyanohydrin, etc. are obtained.
  • the calculation of the concentration is a manual calculation. However, automatic calculation may be used, and automatic calculation is preferable from the viewpoint of calculation speed, accuracy, and labor.
  • the calculation is usually based on the relationship between the concentration of the carbonyl compound, the concentration of the cyanating agent, the total concentration of at least one of the carbonyl compound and the cyanating agent and cyanohydrin, and the physical properties to be detected. Calculated.
  • the program of the measuring device of the present invention allows the cyanohydrin. Calculate the concentration.
  • Automatic recording may be recorded as electronic data on a storage medium such as HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), CD, DVD, etc., or may be recorded by printing on paper or the like, both But you can.
  • HDD Hard Disk Drive
  • SSD Solid State Drive
  • CD Compact Disc
  • DVD Digital versatile disc
  • Automatic recording may be recorded as electronic data on a storage medium such as HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), CD, DVD, etc., or may be recorded by printing on paper or the like, both But you can.
  • the measurement method of the present invention is used when a raw material carbonyl compound represented by the formula (A) and a raw material cyanating agent represented by the formula (B) are reacted to obtain a cyanohydrin-containing liquid continuously.
  • Measuring method In the reaction solution of the raw material carbonyl compound and the raw material cyanating agent, when the concentration of the cyanating agent was regarded as 0, the concentration of the carbonyl compound measured with an ultraviolet absorptiometer and the refractive index were measured with a refractometer.
  • the concentration of cyanohydrin is calculated from the total concentration of carbonyl compound and cyanohydrin.
  • concentration of the carbonyl compound is regarded as 0 in the reaction solution of the raw material carbonyl compound and the raw material cyanating agent
  • concentration of the cyanating agent measured with a cyan meter and the cyanation measured with a refractometer
  • concentration of cyanohydrin is calculated from the total concentration of the agent and cyanohydrin
  • the concentration of the carbonyl compound measured with an ultraviolet absorptiometer, cyanide The concentration of the cyanohydrin is calculated from the concentration of the cyanating agent measured with the meter and the total concentration of the carbonyl compound, the cyanating agent and cyanohydrin measured with the refractometer. That is, the measurement method of the present invention is a method
  • the reaction between the raw material carbonyl compound and the raw material cyanating agent generally proceeds rapidly and the conversion rate is almost 100%. For this reason, if the supply amount of either one of the raw material carbonyl compound and the raw material cyanating agent is excessive, the other concentration contained in the reaction solution can be regarded as zero.
  • the case where the concentration of the cyanating agent is regarded as 0 refers to a case where the amount of the raw material carbonyl compound supplied to the reactor is typically larger than the supply amount of the raw material cyanating agent.
  • the molar ratio of the raw material carbonyl compound to the cyano group of the raw material cyanating agent is 1.001 or more.
  • the measurement device (I) it is preferable to use the measurement device (I) as a measurement device.
  • the case where the concentration of the carbonyl compound is regarded as 0 refers to a case where the amount of the raw material cyanating agent supplied to the reactor is typically larger than the supply amount of the raw material carbonyl compound.
  • the molar ratio of the cyano group of the raw material cyanating agent to the raw material carbonyl compound is 1.001 or more.
  • the measurement device (II) it is preferable to use the measurement device (II) as the measurement device.
  • the case where both the concentration of the carbonyl compound and the concentration of the cyanating agent are not considered to be zero typically means that the molar ratio of the raw material carbonyl compound supplied to the reactor and the cyano group of the raw material cyanating agent is close to 1. Specifically, when the molar ratio (raw carbonyl compound / cyano group of the raw cyanating agent) supplied to the reactor cannot stably achieve 1.001 or more, or the molar ratio This is a case where (the cyano group / raw material carbonyl compound of the raw material cyanating agent) cannot stably achieve 1.001 or more.
  • the concentration of the carbonyl compound and the concentration of the cyanating agent are not regarded as 0
  • the molar ratio (raw carbonyl compound / cyano group of the raw cyanating agent) or molar ratio (raw cyanide) supplied to the reactor The case where the cyano group / raw material carbonyl compound) of the agent is 1.000 or more and less than 1.001 is also included.
  • the measurement device (III) it is preferable to use the measurement device (III) as a measurement device.
  • the measuring apparatus and measuring method of the present invention are not particularly limited as long as they are used when a raw material carbonyl compound and a raw material cyanating agent are reacted to obtain a cyanohydrin-containing liquid continuously. It is preferably used when a cyanohydrin-containing liquid is produced through 1 to 3.
  • Step 1 A step of supplying a raw material carbonyl compound and a raw material cyanating agent to the reactor, and continuously supplying at least one of the raw material carbonyl compound and the raw material cyanating agent.
  • Step 2 In the reactor, step 1 A step of obtaining a reaction liquid by reacting the raw material carbonyl compound and a raw material cyanating agent supplied in Step 3: A purification step of supplying the reaction liquid obtained in Step 2 to a distillation apparatus and distilling the reaction liquid
  • the measuring device and the measuring method of the present invention can be used, for example, for measuring the reaction liquid in the reactor obtained in the step 2 and for measuring the reaction liquid in the distillation apparatus in the step 3.
  • Step 1 is a step of supplying the raw material carbonyl compound and the raw material cyanating agent to the reactor, and is a step of continuously supplying at least one of the raw material carbonyl compound and the cyanating agent.
  • R 1 COR 2 ... Formula (A)
  • R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, a heterocyclic group, or a part of these groups It is a group substituted with a substituent.
  • the aliphatic hydrocarbon group preferably has 1 to 30 carbon atoms.
  • the alicyclic hydrocarbon group preferably has 3 to 30 carbon atoms.
  • the aromatic hydrocarbon group preferably has 6 to 30 carbon atoms.
  • the heterocyclic group preferably has 2 to 30 carbon atoms.
  • the heterocyclic group represents a group having a ring formed containing a heteroatom such as nitrogen, oxygen, or sulfur.
  • an aromatic heterocyclic group is an aromatic carbonization. It is not a hydrogen group but a heterocyclic group.
  • substituents examples include an alkyl group, allyl group, hydroxy group, carbonyl group, carboxyl group, alkoxycarbonyl group, alkoxy group, fluoro group, chloro group, bromo group, iodo group, cyano group, amino group, and alkylamino.
  • the group substituted with the substituent may have one substituent or two or more.
  • R 1 and R 2 a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, or the like from the viewpoint that the effect of the present invention is more easily exhibited and the reactivity with the raw material cyanating agent is excellent.
  • An aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms is preferable, a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is more preferable, a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is more preferable, and R 1 is a hydrogen atom.
  • R 2 is particularly preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
  • the raw material carbonyl compound a compound in which R 1 or R 2 is a hydrogen atom, that is, an aldehyde is preferable, and acetaldehyde is most preferable.
  • raw material carbonyl compound examples include saturated alkyl aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, and butyraldehyde; unsaturated aldehydes such as acryl aldehyde and methacrylamide; aromatic aldehydes such as benzaldehyde, phenylacetaldehyde, naphthaldehyde, and phthalaldehyde.
  • saturated alkyl aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, and butyraldehyde
  • unsaturated aldehydes such as acryl aldehyde and methacrylamide
  • aromatic aldehydes such as benzaldehyde, phenylacetaldehyde, naphthaldehyde, and phthalaldehyde.
  • a heterocyclic group-containing aldehyde such as nicotine aldehyde; acetone, 2-butanone, 2-pentanone, 3-methyl-2-butanone, 3-pentanone, 3-hexanone, 2-methyl-3-pentanone, 3-heptanone, 2 -Methyl-3-hexanone, 2,4-dimethyl-3-pentanone, acetophenone, 2-nonanone, 2-octanone, 2-heptanone, 2-hexanone, 4-methyl-2-pentanone, 4- Heptanone, cyclohexanone, ketones, such as 2,6-dimethyl-4-heptanone.
  • the raw material carbonyl compound two or more kinds may be used, but it is preferable to use one kind alone because of easy concentration measurement and purification.
  • the raw material carbonyl compound is not particularly limited and may be a compound that can be obtained for industrial use, research use, or the like, but it is preferable to use a purified carbonyl compound obtained by purifying such a raw material carbonyl compound.
  • a purified carbonyl compound obtained by purifying such a raw material carbonyl compound.
  • impurities such as dimers, trimers, tetramers and other oligomers having a higher boiling point than the carbonyl compound derived from the carbonyl compound contained in the resulting reaction solution (hereinafter also referred to as “specific impurities”).
  • the amount can be reduced.
  • the specific impurity means a component having a boiling point of 25 ° C. or higher at normal pressure.
  • the content of the specific impurity contained in the raw material acetaldehyde is preferably 300 ppm by mass or less, more preferably 250 ppm by mass or less, and further preferably 200 ppm by mass or less.
  • the content of the specific impurity can be measured by, for example, the method described in the examples, but may be below the detection limit when measured by the method.
  • the content of the specific impurity can be within the above range by purifying the raw material carbonyl compound, but it is not necessarily purified if the content of the unpurified raw material carbonyl compound is within the above range.
  • the lower limit of the range is not particularly limited. However, if a numerical value is given, for example, the lower limit value of the content of the specific impurity is preferably 0.00. 1 ppm by mass.
  • the method for obtaining the purified carbonyl compound is not particularly limited, and a conventionally known method can be adopted. However, from the viewpoint that a purified carbonyl compound can be easily obtained by a simple method, the starting carbonyl compound is used. A distillation method is preferred.
  • the raw material cyanide is represented by the following formula (B).
  • M is a hydrogen atom, an alkali metal, an alkaline earth metal, iron, copper, or zinc, and n is a valence of M.
  • n is usually an integer of 1 to 3, preferably 1 or 2.
  • alkali metal examples include lithium, sodium, potassium, rubidium, and cesium.
  • alkaline earth metal examples include magnesium, calcium, strontium, and barium.
  • the raw material cyanating agent examples include HCN, LiCN, NaCN, KCN, RbCN, CsCN, Mg (CN) 2 , Ca (CN) 2 , Sr (CN) 2 , Ba (CN) 2 , Fe (CN) 2 , Fe (CN) 3 , CuCN, Cu (CN) 2 , Zn (CN) 2, etc., among these, making pH control of the reaction liquid easier and by-product of salt.
  • Hydrogen cyanide (HCN) is preferable because it can be suppressed.
  • Two or more kinds of the raw material cyanating agent may be used, but it is preferable to use one kind alone for ease of concentration measurement and purification.
  • the raw material cyanating agent is not particularly limited, and may be a compound that can be obtained for industrial use, research use, and the like. Specifically, in the case of hydrogen cyanide, hydrogen cyanide by-produced by an ammoxidation reaction or the like can be used, and methane or the like can be produced from a raw material. It is also possible to produce sodium cyanide by reacting with a strong acid such as sulfuric acid. Industrially, it is preferable to use hydrogen cyanide by-produced in the production of (meth) acrylonitrile.
  • the raw material cyanating agent may be a purified cyanating agent purified in advance by distillation, adsorption or the like.
  • a purified cyanating agent may be used for the purpose of obtaining a higher purity cyanohydrin-containing liquid.
  • impure components in the cyanating agent are And can be removed in the purification step of Step 2 below.
  • Step 1 is a step of supplying the raw material carbonyl compound and the raw material cyanating agent to the reactor, and continuously supplying at least one of the raw material carbonyl compound and the cyanating agent.
  • the reactor is not particularly limited as long as the raw material can be continuously supplied and the raw material carbonyl compound and the raw material cyanating agent can be reacted.
  • a continuous tank reactor, a tube A type reactor, a screw feeder type mixer, a static mixer and the like can be used.
  • a reactor capable of continuously taking out the cyanohydrin-containing liquid is preferable. Further, as the reactor, a batch reactor cannot be used because the raw material cannot be continuously supplied.
  • the reactor is preferably made of a material other than iron since the generation of impurities is promoted when the raw material carbonyl compound comes into contact with the iron member.
  • Specific examples of the material of the reactor include copper, titanium, nickel, stainless steel, Monel (trademark), Hastelloy (trademark), Inconel (trademark), Incoloy (trademark), fluororesin, glass, porcelain and the like. It is done.
  • step 1 it is preferable to supply a solvent.
  • the solvent one kind or two or more kinds of solvents can be used.
  • the solvent either water or an organic solvent can be used.
  • the organic solvent include alcohol, carboxylic acid, ester and the like.
  • the solvent it is preferable to use water that can easily adjust the concentration of the cyanohydrin-containing liquid after the reaction and is excellent in terms of cost.
  • the amount of the solvent supplied to the reactor is not particularly limited, but the amount of the solvent in the reaction solution in Step 2 is preferably 5 to 95% by mass. Supplied in quantity. The above range is preferable because the reaction proceeds efficiently in Step 2 and a cyanohydrin-containing liquid having a desired concentration can be easily obtained.
  • the solvent may be supplied to the reactor only with the solvent, or may be supplied to the reactor together with the raw material carbonyl compound, the raw material cyanating agent, the catalyst described later, and the like.
  • the raw material carbonyl compound and the raw material cyanating agent are solid at the temperature at which they are supplied to the reactor and the temperature in the reactor, it is preferable to dissolve or suspend them in a solvent.
  • an introduction unit for supplying the raw material carbonyl compound and the raw material cyanating agent to the reactor is connected to the reactor used in the measuring device of the present invention.
  • the introduction unit can be supplied while adjusting the amount of the raw material carbonyl compound supplied to the reactor, and can be supplied while adjusting the amount of the raw material carbonyl compound introduction portion and the raw material cyanating agent supplied to the reactor.
  • a raw material cyanating agent introduction part is connected to the reactor used in the measuring device of the present invention.
  • the introduction unit usually has a supply amount measurement unit such as a flow meter for measuring the amount of the supplied raw material carbonyl compound or raw material cyanating agent.
  • a supply amount measurement unit such as a flow meter for measuring the amount of the supplied raw material carbonyl compound or raw material cyanating agent.
  • the amount of the raw material carbonyl compound and the raw material cyanating agent supplied to the reactor is the molar ratio of the raw material carbonyl compound and the raw material cyanating agent (raw material carbonyl compound / the raw material cyanating agent has a cyano group). However, it is preferably 0.80 to 1.25, more preferably 0.90 to 1.11.
  • the molar ratio of the raw material carbonyl compound and the cyano group of the raw material cyanating agent is preferably closer to 1, more specifically 0.95 to 1.05.
  • the raw material carbonyl compound is excessive, it is necessary to recover the raw material carbonyl compound, and when the raw material cyanating agent is excessive, it is necessary to recover the raw material cyanating agent.
  • the molar ratio of the cyano group to which N is close to 1, which is excessive is not stable, an equipment capable of recovering both is required. For this reason, it is preferable to supply one raw material slightly in advance in advance.
  • the molar ratio of the raw material carbonyl compound to the cyano group of the raw material cyanating agent is particularly preferably from 1.001 to 1.100.
  • the molar ratio of the cyano group possessed by the cyanating agent to the raw material carbonyl compound is particularly preferably from 1.001 to 1.100.
  • the reaction liquid in the reactor is measured using the measuring device (I), and the molar concentrations of the raw material carbonyl compound and cyanohydrin are the requirements (described later). By controlling the amount of raw material supplied so as to satisfy 1), the yield of cyanohydrin can be maintained high.
  • the reaction solution in the distillation apparatus is measured using the measuring apparatus (I), and the distillation conditions are controlled based on the result of the measurement. By doing so, the content of the raw material carbonyl compound contained in the cyanohydrin-containing liquid can be reduced and the concentration of the cyanohydrin-containing liquid can be adjusted.
  • the reaction liquid in the reactor is measured using the measuring device (II), and the molar concentrations of the raw material cyanating agent and cyanohydrin are described later.
  • the yield of cyanohydrin can be maintained high.
  • the reaction solution in the distillation apparatus is measured using the measuring apparatus (II), and the distillation conditions are determined based on the result of the measurement. By controlling, the content of the raw material cyanating agent contained in the cyanohydrin-containing liquid can be reduced and the concentration of the cyanohydrin-containing liquid can be adjusted.
  • the measuring device (III) When the molar ratio of the raw material carbonyl compound to the cyano group of the raw material cyanating agent is close to 1, measurement of the reaction solution in the reactor or distillation apparatus in step 2 and step 3 described later is performed by the measuring device (III). It is preferable to carry out using However, it is preferable to use one of the raw materials in excess because it is sufficient to provide a facility for recovering the excessive component, and the manufacturing apparatus can be simplified.
  • controlling the molar concentration of the raw material carbonyl compound and the raw material cyanating agent is preferable because the raw material carbonyl compound or the raw material cyanating agent is not supplied to the reactor in a large excess.
  • step 1 at least one of the raw material carbonyl compound and the cyanating agent is continuously supplied.
  • both the raw material carbonyl compound and the raw material cyanating agent are preferably supplied continuously. It is preferable to continuously supply the raw material carbonyl compound and the raw material cyanating agent because the raw material in the reactor and the concentration of cyanohydrin tend to be constant.
  • the continuous supply includes not only continuous supply to the reactor but also a slight interval such as dropping. Note that the continuous supply means that the supply is supplied in a few seconds to a few minutes.
  • Step 2 is a step of obtaining a reaction solution by reacting the raw material carbonyl compound supplied in Step 1 with the raw material cyanating agent in a reactor.
  • reaction of the raw material carbonyl compound and the raw material cyanating agent can be exemplified by the following reaction formula.
  • HX is an acid or water
  • M, n, R 1 and R 2 are as described above.
  • reaction liquid containing cyanohydrin By reacting the raw material carbonyl compound and the raw material cyanating agent, a reaction liquid containing cyanohydrin is obtained.
  • cyanohydrin ⁇ -cyanohydrin is preferable, and lactonitrile is particularly preferable.
  • the reaction is usually performed continuously but may be performed semi-batch.
  • cyanohydrin is obtained by the reaction of the raw material carbonyl compound and the cyanating agent.
  • cyanohydrin ⁇ -cyanohydrin is preferable, and lactonitrile is particularly preferable. That is, as the raw material carbonyl compound, acetaldehyde is particularly preferable.
  • Step 2 is preferably performed in the presence of a catalyst.
  • a catalyst a basic compound is preferably used.
  • the basic compound is preferable because it also acts as a pH adjuster.
  • Examples of the basic compound include organic basic compounds and inorganic basic compounds.
  • Examples of the organic basic compound include basic compounds such as amine compounds, quaternary ammonium salts, alkali metal compounds, alkaline earth metal compounds, and metal alkoxides.
  • the pH of the reaction solution in the reactor is preferably 3 to 7, more preferably 4 to 6, and particularly preferably 5 to 6.
  • the catalyst is preferably used in such an amount that the pH of the reaction solution falls within the above range.
  • Step 2 is preferably performed in the presence of a solvent.
  • the solvent used in Step 1 is preferable.
  • the reaction may be performed in the presence of an acid.
  • an acid for the purpose of adjusting the pH to the above range.
  • acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid and acetic acid can be used.
  • reaction temperature is not particularly limited as long as the raw material carbonyl compound and the cyanating agent can be suitably reacted.
  • the temperature is 0 to 40 ° C., preferably 0 to 30 ° C., more preferably 5 -25 ° C, particularly preferably 10-20 ° C.
  • the average residence time in step 2 is not particularly limited as long as the raw material carbonyl compound and the cyanating agent can sufficiently react.
  • the average residence time is 0.1 to 24 hours, preferably 0.5 to 12 hours. Preferably it is 1 to 6 hours.
  • the measuring apparatus and measuring method of the present invention can be used for measuring the concentration of at least one of the carbonyl compound and the cyanating agent contained in the reaction solution obtained in step 2 and the concentration of cyanohydrin.
  • the measuring device of the present invention may be installed anywhere as long as the status of the reaction solution obtained in step 2 can be grasped, but it is preferably installed in the reactor or on the flow path branched from the reactor. It is more preferable to install on the flow path branched from the reactor from the viewpoint of easy handling and the simplification of the apparatus.
  • the reaction liquid extracted for measuring the concentration from the reactor may be discarded after measuring the concentration, but it is preferable from the viewpoint of productivity to return the measured reaction liquid to the reactor. . After measuring the concentration, it is preferable from the viewpoint of simplicity to discard the measured reaction solution without returning it to the reactor.
  • the raw material carbonyl compound and raw material supplied to the reactor in Step 1 based on the concentration of at least one of the carbonyl compound and the cyanating agent obtained using the measuring apparatus and measuring method of the present invention, and the concentration of cyanohydrin It is preferable to control the concentration of at least one of the cyanating agent. Thereby, according to the density
  • the control is performed by satisfying at least one of the following requirements (1) and (2): It is preferable to control the supply amount of the raw material so as to satisfy.
  • M1 / M3 is preferably 0.001 to 0.050.
  • M2 / M3 is preferably 0.001 to 0.050.
  • the molar ratio of the raw material carbonyl compound supplied to the reactor and the cyano group of the raw material cyanating agent is 1.001 to 1.100.
  • the measuring device (I) or the measuring device (III) can be used, but it is preferable to perform measurement using the measuring device (I), and at this time, it is preferable to satisfy the requirement (1).
  • the concentration of the cyanohydrin can be determined by measuring the concentration of the starting carbonyl compound with an ultraviolet absorptiometer and measuring the total concentration of the carbonyl compound and cyanohydrin with a refractometer.
  • the concentration of the cyanohydrin can be obtained by measuring the concentration of the cyanating agent with a cyan meter and measuring the total concentration of the cyanating agent and cyanohydrin with a refractometer.
  • the supply amount of the raw material carbonyl compound is reduced. Control such as increasing the supply amount of the cyanating agent can be performed. On the other hand, when it is found that the raw material cyanating agent is excessive with respect to the set value as a result obtained using the measuring device of the present invention, the supply amount of the raw material carbonyl compound is reduced. Control such as increasing the amount can be performed. In addition, as a result obtained using the measuring device of the present invention, when it is found that the molar concentration of cyanohydrin is too low, it means that the reaction has not progressed sufficiently. The supply amount of the agent can be reduced.
  • the reaction liquid After reacting the raw material carbonyl compound and raw material cyanating agent supplied in step 1, the reaction liquid may be recovered, the pH of the recovered reaction liquid may be adjusted, and the like. May measure the reaction solution obtained through the step of collecting the reaction solution, the step of adjusting the pH of the collected reaction solution, and the like.
  • the step of recovering the reaction solution is usually a step of recovering the reaction solution from the flow path provided in the reactor, and the recovery speed is usually all components supplied to the reactor such as raw materials and water. Is almost the same as the supply amount. It is preferable that the supply amount of all components is equal to the recovery amount of the reaction liquid because the amount of the reaction liquid present in the reactor becomes constant.
  • the flow path provided for collecting the reaction liquid is usually a flow path different from the flow path provided for performing step 3.
  • the step of adjusting the pH of the collected reaction solution is a step that can be performed to stabilize the reaction solution. Specifically, a step of adding a pH adjusting agent to the recovered reaction solution can be mentioned.
  • the pH adjuster include acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, and acetic acid.
  • the solution after adding the pH adjusting agent to the reaction solution is preferably pH 0.0 to 5.0, more preferably pH 0.5 to 3.0.
  • Step 3 is a purification step in which the reaction solution obtained in Step 2 is supplied to a distillation apparatus and the reaction solution is distilled.
  • the “reaction solution obtained in step 2” means the reaction after the step of recovering the reaction solution as described above or the step of adjusting the pH of the reaction solution. It means the reaction solution after the process of adjusting pH.
  • the supply method to the distillation apparatus is not particularly limited and may be supplied intermittently, but it is preferable to supply continuously from the viewpoint of productivity and the like.
  • the distillation method is not particularly limited as long as it can be industrially implemented. Specific methods include simple distillation, precision distillation, thin-film distillation, and the like. In precision distillation, a method using a plate tower or a packed tower, or the like can be given. Examples of the method using a packed tower include a method using regular packing or irregular packing.
  • the distillation can be carried out by any of batch, semi-batch and continuous methods, but a semi-batch or continuous method is preferred.
  • the conditions for the distillation are not particularly limited. However, when acetaldehyde is used as the starting carbonyl compound and hydrogen cyanide is used as the starting cyanating agent to obtain lactonitrile, the distillation temperature is preferably 20 It is ⁇ 60 ° C., more preferably 30 ° -50 ° C., and the distillation time (residence time) is preferably 1 to 300 minutes, more preferably 5 to 150 minutes. Although the distillation pressure is determined by the relationship with the distillation temperature, the distillation temperature is preferably 0.1 to 400 KPaA, more preferably 1 to 200 KPaA.
  • the reflux ratio when refluxing is preferably 0.1 to 20, more preferably 1 to 10.
  • the separation rate of each component such as a carbonyl compound, a cyanating agent, cyanohydrin, and a solvent can be improved without significantly reducing production efficiency.
  • the distillation is usually performed in a distillation apparatus. At this time, since the raw material carbonyl compound and the raw material cyanating agent tend to have a lower boiling point than the cyanohydrin-containing liquid, the target cyanohydrin-containing liquid tends to accumulate at the bottom of the apparatus.
  • the distillation preferably includes a step of extracting the cyanohydrin-containing liquid from the bottom of the distillation apparatus from the viewpoint that the distillation conditions can be controlled more easily.
  • the measuring device and measuring method of the present invention can be used to measure the concentration of at least one of a carbonyl compound and a cyanating agent and the concentration of cyanohydrin contained in a reaction solution in a distillation apparatus.
  • the said reaction liquid measured with the measuring apparatus of this invention usually means the cyanohydrin containing liquid which exists in the bottom part of a distillation apparatus.
  • the concentration of components in the actual reaction liquid in the distillation apparatus can be ascertained using the measuring apparatus and measuring method of the present invention.
  • step 1 when the raw material carbonyl compound is excessive, it is preferable to measure the reaction liquid in the distillation apparatus using the measuring device (I).
  • the measuring device When the raw material cyanating agent is excessive, the measuring device ( It is preferable to measure the reaction liquid in the distillation apparatus using II).
  • the molar ratio of the raw material carbonyl compound and the cyano group of the raw material cyanating agent is close to 1, it is preferable to measure the reaction liquid in the distillation apparatus using the measuring apparatus (III).
  • the concentration of cyanohydrin by measuring the concentration of cyanohydrin with the measurement device or measurement method of the present invention, the actual situation of the reaction liquid in the distillation device, specifically, from the comparison between the measured cyanohydrin concentration and the expected value, It is possible to evaluate how the temperature of the reaction liquid in the apparatus is in relation to the temperature of external control.
  • the measuring device of the present invention may be installed anywhere as long as the state of reaction in the distillation device can be grasped, but it is preferably installed in the distillation device or on a flow path branched from the distillation device. It is more preferable to install on the flow path branched from the distillation apparatus from the viewpoint of ease of use and the simplification of the apparatus.
  • the reaction liquid after the measurement may be allowed to flow into the distillation device again or taken out from the distillation device.
  • the measurement is preferably performed near the outlet (extraction port) of the cyanohydrin-containing liquid in the distillation apparatus. That is, when measuring in the distillation apparatus, it is preferable that a measuring instrument is installed near the outlet of the cyanohydrin-containing liquid of the distillation apparatus, and when measuring on the flow path branched from the distillation apparatus, The flow path is preferably branched from the vicinity of the outlet of the cyanohydrin-containing liquid of the distillation apparatus.
  • the concentration of the reaction liquid after sufficiently purifying can be measured, which is preferable because the suitability of the distillation conditions can be determined more accurately.
  • a cyanohydrin-containing liquid with a small impurity content can be easily obtained with high productivity, and the concentration of the cyanohydrin-containing liquid can be adjusted.
  • Control factors include controlling at least one factor selected from distillation temperature, distillation pressure and reflux ratio, and controlling at least one factor selected from distillation temperature and distillation pressure for ease of control. It is preferable to do.
  • carbonyl compounds and cyanating agents have a boiling point lower than that of cyanohydrin. Therefore, the carbonyl compounds in the reaction in the distillation apparatus measured by the measuring apparatus or measuring method of the present invention are not used.
  • the concentration is higher than the upper limit described later, it is preferable to perform at least one control selected from a control for increasing the distillation temperature and a control for decreasing the distillation pressure. Thereby, the density
  • Control is performed so that the content of the carbonyl compound and the cyanating agent in the reaction liquid in the distillation apparatus measured by the measurement apparatus or measurement method of the present invention is preferably 1000 ppm by mass or less, more preferably 500 ppm by mass or less, respectively. It is preferable to do.
  • the content of the carbonyl compound and the cyanating agent is preferably as small as possible, and it is preferable that they are not present. Therefore, the lower limit of the range is not particularly limited. , Each of which is 0.1 mass ppm.
  • the concentration of cyanohydrin in the reaction solution in the distillation apparatus measured by the measuring apparatus or measuring method of the present invention is preferably 5 to 100% by mass, more preferably 10 to 100% by mass, and still more preferably 50 to 100% by mass. It is preferable to control so that.
  • the control is preferably automatic control that is automatically performed without intervention of an artificial operation from the viewpoint that a cyanohydrin-containing liquid can be obtained with high productivity.
  • automatic control adjusts distillation conditions based on the detected data, post-computation data, post-recording data, etc., and the desired carbonyl compound and cyanating agent content and cyanohydrin concentration. This is done by a program set to do this.
  • An apparatus for producing a cyanohydrin-containing liquid according to the present invention includes a supply unit that supplies a raw material carbonyl compound and a raw material cyan compound to a reaction system, a reactor that reacts the supplied raw material to obtain a reaction liquid containing cyanohydrin, and the above-described measurement device And have.
  • the measuring device can be provided in the reactor or on a flow path branched from the reactor, and can measure the reaction liquid in the reactor.
  • the apparatus for producing a cyanohydrin-containing liquid of the present invention uses the measurement It is preferable to have a control unit (hereinafter also referred to as “control unit 1”) that controls the supply amount of at least one compound selected from the raw material carbonyl compound and the raw material cyan compound to the reaction system based on the results of the apparatus. .
  • the apparatus for producing a cyanohydrin-containing liquid of the present invention preferably further has a distillation apparatus for distilling the reaction liquid obtained in the reactor.
  • the measuring device of the apparatus for producing a cyanohydrin-containing liquid of the present invention can be provided in the distillation apparatus or on a flow path branched from the distillation apparatus, and can measure the reaction liquid in the distillation apparatus.
  • the apparatus for producing a cyanohydrin-containing liquid of the present invention It is preferable to have a control unit (hereinafter also referred to as “control unit 2”) that controls the distillation conditions based on the result of the measurement device.
  • the measuring device of the apparatus for producing a cyanohydrin-containing liquid of the present invention may be provided in the reactor or on a flow path branched from the reactor, and the flow branched in the distillation apparatus or from the distillation apparatus. It may be provided on the road.
  • the production apparatus for a cyanohydrin-containing liquid of the present invention preferably has at least two measuring devices from the viewpoint of producing a cyanohydrin-containing liquid having a low impurity content such as reaction raw materials. Furthermore, in the apparatus for producing a cyanohydrin-containing liquid of the present invention, at least one of the measuring devices is provided in the reactor or on a flow path branched from the reactor, and measures the reaction liquid in the reactor. Based on the result of the measurement device, the control unit 1 for controlling the supply amount of at least one compound selected from the raw material carbonyl compound and the raw material cyan compound to the reaction system, and at least one of the measurement devices is the distillation device. Or a control unit 2 that is provided on a flow path branched from the distillation apparatus, measures a reaction liquid in the distillation apparatus, and controls distillation conditions based on a result of the measurement apparatus. More preferred.
  • the supply unit is a supply unit of a raw material carbonyl compound, and when the raw material carbonyl compound is a purified carbonyl compound, it is preferably not made of iron.
  • the reactor is not particularly limited, and examples thereof include a continuous tank reactor, a tube reactor, a screw feeder mixer, and a static mixer.
  • a reactor capable of continuously taking out the cyanohydrin-containing liquid is preferable.
  • the reactor is preferably made of a material other than iron since the generation of impurities is promoted when the raw material carbonyl compound comes into contact with the iron member.
  • the distillation apparatus preferably has an outlet (extraction port) for the cyanohydrin-containing liquid at the bottom of the apparatus, and preferably has the measuring instrument near the outlet.
  • the apparatus for producing a cyanohydrin-containing liquid of the present invention includes a member for controlling the supply amount of raw materials, distillation conditions, etc. based on the results measured by the measurement device, such as a measuring instrument and a pump (controlling the supply amount of raw materials) Device that controls the supply amount of raw materials, distillation conditions, etc. based on the signal from the command unit. Etc. are preferable.
  • the apparatus for producing a cyanohydrin-containing liquid according to the present invention includes, in addition to the above-described members, a storage tank for storing raw materials and products, a supply unit for supplying a reaction liquid to a distillation apparatus, a catalyst and the like for a reactor, and the like. You may have the member which has been used for this manufacturing apparatus.
  • refractometer calibration curve> Prior to obtaining the refractive index of the reaction solution, the following calibration curve was prepared. 1) A plurality of lactonitrile aqueous solutions in which the composition ratio of water / lactonitrile is changed between 100% water and 100% lactonitrile are prepared, and the refractive index of each is measured. A calibration curve was prepared (calibration curve A-0). 2) Acetaldehyde was added to the specific aqueous solution of lactonitrile to prepare a composition solution of acetaldehyde / lactonitrile / water having different acetaldehyde concentrations, and the respective refractive indexes were measured.
  • a calibration curve corresponding to the molar concentration of acetaldehyde obtained from the ultraviolet absorption spectrophotometer of the liquid is selected from (A-0 to AX) or created by interpolating from the calibration curve group.
  • the molar concentration of lactonitrile were determined from the refractive index n of the liquid.
  • the lactonitrile molar concentration was quantified using a program (calculation software) incorporated in the measuring device.
  • refractometer calibration curve> Prior to obtaining the refractive index of the reaction solution, the following calibration curve was prepared. 1) A plurality of lactonitrile aqueous solutions in which the composition ratio of water / lactonitrile is changed between 100% water and 100% lactonitrile are prepared, and the refractive index of each is measured. A calibration curve was created (calibration curve B-0). 2) Hydrogen cyanide was added to the specific aqueous lactonitrile solution to prepare hydrogen cyanide / lactonitrile / water composition liquids having different hydrogen cyanide concentrations, and the respective refractive indexes were measured.
  • a calibration curve corresponding to the molar concentration of hydrogen cyanide obtained from the cyan meter of the reaction solution is selected from (B-0 to BX) or created by interpolating from the calibration curve group. From the refractive index n of the reaction solution, the molar concentration of lactonitrile was quantified. The lactonitrile molar concentration was quantified using a program (calculation software) incorporated in the measuring device.
  • Example 1 A flask equipped with a distillation tube and a condenser tube was charged with raw material acetaldehyde having a content of a component (specific impurity) having a boiling point of 25 ° C. or higher at normal pressure of 600 mass ppm, and the temperature was adjusted to 40 ° C. under a pressure of 50 KPaG. When heated and distilled, a purified acetaldehyde having a specific impurity content of 160 ppm by mass was obtained.
  • a component specific impurity
  • Purified acetaldehyde obtained is continuously supplied as it is with stirring to a CSTR type reactor (continuous tank reactor) equipped with a stirrer and a cooler. Each flow rate was measured with a Coriolis flowmeter so as to be 0.01, and continuously supplied while controlling the flow rate with a pump. The reaction was carried out while extracting the reaction solution so that the residence time was 3 hours while adjusting the pH to 5 to 6 with a 5 mass% aqueous sodium hydroxide solution at a reaction temperature of 15 to 20 ° C. .
  • the reaction liquid was extracted on a flow path branched from the bottom of the reactor.
  • the measuring device Using the measuring device, the molar concentration of acetaldehyde and lactonitrile in the extracted reaction solution was automatically measured.
  • a controller that can automatically adjust the supply amount of acetaldehyde and hydrogen cyanide corresponding to the molar concentration of acetaldehyde and lactonitrile output by the ultraviolet absorptiometer and refractometer is connected to the measuring device online. .
  • the conversion rate of acetaldehyde at 10 hours after the start of the reaction was 99.0%
  • the conversion rate of hydrogen cyanide was 100.0%
  • the yield of lactonitrile was 98.9% with respect to the amount of supplied acetaldehyde. It was 100.0% with respect to the amount of hydrogen cyanide.
  • the conversion rate of acetaldehyde at 20 hours was 99.0%
  • the conversion rate of hydrogen cyanide was 100.0%
  • the yield of lactonitrile was 98.9% with respect to the amount of supplied acetaldehyde, with respect to the amount of supplied hydrogen cyanide. It was 100.0%.
  • the conversion rate of acetaldehyde at 30 hours was 99.0%, the conversion rate of hydrogen cyanide was 100.0%, and the yield of lactonitrile was 98.9% with respect to the amount of supplied acetaldehyde and with respect to the amount of supplied hydrogen cyanide. And 100.0%.
  • the results are summarized in Table 1. Therefore, the conversion rate of acetaldehyde and the yield of lactonitrile were always stable, and the yield of lactonitrile was always high.
  • a controller that can automatically adjust the distillation temperature in accordance with the molar concentration of acetaldehyde and lactonitrile output by an ultraviolet absorptiometer and a refractometer was connected to the measuring device online.
  • the control device sets the distillation temperature to 40 ° C. ⁇ 2 so that the lactonitrile concentration of the lactonitrile-containing liquid at the bottom of the distillation column is 80 mass% and the acetaldehyde concentration is 300 mass ppm or less. Fine adjustment in the range of 5 ° C.
  • the acetaldehyde content in the lactonitrile-containing liquid obtained by distillation was in the range of 200 mass ppm ⁇ 10 mass ppm, and the concentration of lactonitrile was in the range of 80 mass% ⁇ 0.25 mass%. Since the conversion rate of hydrogen cyanide in the reaction solution was 100.0%, the solution after distillation did not contain hydrogen cyanide.
  • the conversion rate of acetaldehyde at 10 hours after the start of the reaction was 99.0%
  • the conversion rate of hydrogen cyanide was 100.0%
  • the yield of lactonitrile was 98.9% with respect to the amount of supplied acetaldehyde. It was 100.0% with respect to the amount of hydrogen cyanide.
  • the conversion rate of acetaldehyde at 20 hours was 98.1%
  • the conversion rate of hydrogen cyanide was 100%
  • the yield of lactonitrile was 97.2% with respect to the amount of supplied acetaldehyde
  • 99.9% with respect to the amount of supplied hydrogen cyanide It was 6%.
  • the conversion rate of acetaldehyde at 30 hours was 97.0%, the conversion rate of hydrogen cyanide was 100.0%, the yield of lactonitrile was 95.2% with respect to the amount of supplied acetaldehyde, and with respect to the amount of supplied hydrogen cyanide. 99.1%.
  • the results are summarized in Table 1. Therefore, the conversion rate of acetaldehyde and the yield of lactonitrile were not stable, and the yield of lactonitrile decreased with the passage of time.
  • Example 2 In the CSTR type reactor (continuous tank reactor) equipped with a stirrer and a cooler, the purification described in Example 1 was carried out so that the molar ratio of hydrogen cyanide / acetaldehyde was 1.01 while stirring acetaldehyde and hydrogen cyanide. Acetaldehyde and hydrogen cyanide were supplied with their respective flow rates measured with a Coriolis flow meter and controlled with a pump. The reaction was carried out while extracting the reaction solution so that the residence time was 3 hours while adjusting the pH to 5 to 6 with a 5 mass% aqueous sodium hydroxide solution at a reaction temperature of 15 to 20 ° C. .
  • the reaction liquid was extracted on a flow path branched from the bottom of the reactor.
  • the measuring device Using the measuring device, the molar concentration of hydrogen cyanide and lactonitrile of the extracted reaction solution was automatically measured.
  • a controller that can automatically adjust the supply amounts of acetaldehyde and hydrogen cyanide corresponding to the molar concentrations of hydrogen cyanide and lactonitrile output by the cyan meter and the refractometer was connected to the measuring device online.
  • the conversion rate of hydrogen cyanide after 10 hours from the start of the reaction was 99.0%
  • the conversion rate of acetaldehyde was 100.0%
  • the yield of lactonitrile was 98.9% with respect to the supplied hydrogen cyanide amount. It was 100.0% with respect to acetaldehyde.
  • the conversion rate of hydrogen cyanide at the 20th hour was 99.0%
  • the conversion rate of acetaldehyde was 100.0%
  • the yield of lactonitrile was 98.9% with respect to the supplied hydrogen cyanide amount, with respect to the supplied acetaldehyde amount. It was 100.0%.
  • the conversion rate of hydrogen cyanide at 30 hours was 99.0%, the conversion rate of acetaldehyde was 100.0%, and the yield of lactonitrile was 98.9% with respect to the supplied hydrogen cyanide amount, with respect to the supplied acetaldehyde amount. And 100.0%.
  • the results are summarized in Table 2. Therefore, the conversion rate of hydrogen cyanide, the conversion rate of acetaldehyde and the yield of lactonitrile were always stable, and the yield of lactonitrile was high.
  • the conversion rate of hydrogen cyanide after 10 hours from the start of the reaction was 98.9%
  • the conversion rate of acetaldehyde was 100.0%
  • the yield of lactonitrile was 98.6% with respect to the supplied hydrogen cyanide amount. It was 100.0% with respect to acetaldehyde.
  • the conversion rate of hydrogen cyanide at 20 hours was 98.0%
  • the conversion rate of acetaldehyde was 100.0%
  • the yield of lactonitrile was 97.0% with respect to the amount of supplied hydrogen cyanide, with respect to the amount of supplied acetaldehyde. It was 99.6%.
  • the conversion rate of hydrogen cyanide at 30 hours was 96.9%, the conversion rate of acetaldehyde was 100%, and the yield of lactonitrile was 95.0% with respect to the supplied hydrogen cyanide amount and 98% with respect to the supplied acetaldehyde amount. 9%.
  • the results are summarized in Table 2. Therefore, the conversion of hydrogen cyanide and the yield of lactonitrile were not stable, and the yield of lactonitrile decreased with time.
  • Example 3 lactonitrile was used in the same manner as in Example 1 except that the distillation was controlled only by controlling the distillation temperature, distillation pressure and residence time without measuring the molar concentrations of acetaldehyde and lactonitrile in the distillation column. A containing liquid was produced.
  • the acetaldehyde content in the obtained lactonitrile-containing liquid was 840 mass ppm ⁇ 200 mass ppm, and the concentration of lactonitrile was 75 mass% ⁇ 5 mass%.

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Abstract

本発明は反応原料等の不純物含量の少ないシアノヒドリン含有液を容易に製造するため、反応液中の化合物の濃度を素早く計測することができる計測装置を提供することを目的とする。本発明の計測装置は、特定の原料カルボニル化合物と特定の原料シアン化剤とを反応させて、シアノヒドリン含有液を連続的に得る際に用いられる装置であって、前記装置が、反応液に含まれるカルボニル化合物の濃度を計測するための紫外線吸光光度計、および、前記反応液に含まれるシアン化剤の濃度を計測するためのシアン計の少なくとも一方を有し、かつ前記装置が、前記反応液中に含まれるカルボニル化合物およびシアン化剤の少なくとも一方とシアノヒドリンとの合計濃度を計測するための屈折率計を有し、前記濃度から、シアノヒドリン濃度を算出するプログラムを有する。

Description

計測装置、シアノヒドリン含有液の製造装置および計測方法
 本発明は、計測装置、シアノヒドリン含有液の製造装置および計測方法に関する。
 シアノヒドリンは、カルボン酸、アミノ酸、ヒドロキシエステルなどの原料として工業的に重要である。
 このようなシアノヒドリンを製造する方法として、例えば、特許文献1や2に記載の方法が開示されている。
国際公開第2009/054355号 国際公開第2009/054356号
 シアノヒドリンは、前記のとおり、カルボン酸、アミノ酸、ヒドロキシエステルなどの原料として有用であり、近年、これらカルボン酸等は、飲食品用材料などに用いられている。例えば、シアノヒドリンの一つであるラクトニトリルは、乳酸等を製造するための原料として有用であり、該乳酸等は、飲食品用材料等に用いられている。
 この飲食品用材料等には、近年特に、反応原料等の不純物含量が極めて少ないことが求められており、その原料であるシアノヒドリン含有液にも不純物含量が極めて少ないことが求められている。
 しかしながら、従来のシアノヒドリン含有液の製造方法では連続的にシアノヒドリン含有液を製造する場合、反応器内の原料カルボニル化合物の量と、原料シアン化剤の量とを充分に制御することができなかったり、反応液の精製において精製条件を最適な状態に維持することができなかったり等で、低不純物含量のシアノヒドリン含有液を容易に得ることができなかった。これらは、反応液中の化合物の濃度を計測するために適した計測装置が存在していないことに起因していると考えられる。
 そこで、本発明は、反応原料等の不純物含量の少ないシアノヒドリン含有液を容易に製造するため、反応液中の化合物の濃度を素早く計測することができる計測装置、測定方法および該装置を有するシアノヒドリン含有液の製造装置を提供することを課題とする。
 本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、紫外線吸光光度計およびシアン計の少なくとも一方、並びに、屈折率計を有し、かつ、シアノヒドリン濃度を算出する特定のプログラムを有する計測装置によって、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
 本発明は、例えば、以下の[1]~[7]に関する。
 [1]式(A)で表される原料カルボニル化合物と式(B)で表される原料シアン化剤とを反応させて、シアノヒドリン含有液を連続的に得る際に用いられる装置であって、
 前記装置が、
 原料カルボニル化合物と原料シアン化剤との反応液に含まれるカルボニル化合物の濃度を計測するための紫外線吸光光度計、および前記カルボニル化合物と前記シアノヒドリンとの合計濃度を計測するための屈折率計を有し、前記紫外線吸光光度計から得られた前記カルボニル化合物の濃度、および、前記屈折率計から得られた前記カルボニル化合物と前記シアノヒドリンとの合計濃度から、前記シアノヒドリンの濃度を算出するプログラムを有するか、
 原料カルボニル化合物と原料シアン化剤との反応液に含まれるシアン化剤の濃度を計測するためのシアン計、および前記シアン化剤と前記シアノヒドリンとの合計濃度を計測するための屈折率計を有し、前記シアン計から得られた前記シアン化剤の濃度、および、前記屈折率計から得られた前記シアン化剤と前記シアノヒドリンとの合計濃度から、前記シアノヒドリンの濃度を算出するプログラムを有するか、または、
 原料カルボニル化合物と原料シアン化剤との反応液に含まれるカルボニル化合物の濃度を計測するための紫外線吸光光度計、シアン化剤の濃度を計測するためのシアン計、および前記カルボニル化合物と前記シアン化剤と前記シアノヒドリンとの合計濃度を計測するための屈折率計を有し、前記紫外線吸光光度計から得られた前記カルボニル化合物の濃度、前記シアン計から得られた前記シアン化剤の濃度、および、前記屈折率計から得られた前記カルボニル化合物と前記シアン化剤と前記シアノヒドリンとの合計濃度から、前記シアノヒドリンの濃度を算出するプログラムを有する、計測装置。
  R1COR2 ・・・式(A)
 式(A)において、R1およびR2はそれぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、複素環基、またはこれらの基の一部が置換基で置換された基である。
  M(CN)n ・・・式(B)
 式(B)において、Mは、水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属、鉄、銅、または亜鉛であり、nはMの価数である。
 [2]反応液の自動計測機能を有する、[1]に記載の計測装置。
 [3]原料カルボニル化合物および原料シアン化合物を反応系に供給する供給部と、
 供給された原料を反応させシアノヒドリンを含む反応液を得る反応器と、
 [1]または[2]に記載の計測装置と
 を有する、シアノヒドリン含有液の製造装置。
 [4]前記計測装置が、前記反応器内、または、前記反応器から分岐した流路上に設けられ、反応器中の反応液を計測しており、
 前記計測装置での結果に基づいて、原料カルボニル化合物および原料シアン化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物の反応系への供給量を制御する制御部を有する、
 [3]に記載のシアノヒドリン含有液の製造装置。
 [5]さらに、前記反応器で得られた反応液を蒸留する蒸留装置を有し、
 前記計測装置が、前記蒸留装置内、または、前記蒸留装置から分岐した流路上に設けられ、前記蒸留装置中の反応液を計測しており、
 前記計測装置での結果に基づいて、蒸留条件を制御する制御部を有する、
 [3]に記載のシアノヒドリン含有液の製造装置。
 [6]原料カルボニル化合物および原料シアン化合物を反応系に供給する供給部と、
 供給された原料を反応させシアノヒドリンを含む反応液を得る反応器と、
 前記反応器で得られた反応液を蒸留する蒸留装置と、
 [1]または[2]に記載の計測装置を少なくとも2つ有し、
 さらに、
 前記計測装置の少なくとも1つが、前記反応器内、または、前記反応器から分岐した流路上に設けられ、反応器中の反応液を計測し、前記計測装置での結果に基づいて、原料カルボニル化合物および原料シアン化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物の反応系への供給量を制御する制御部1と、
 前記計測装置の少なくとも1つが、前記蒸留装置内、または、前記蒸留装置から分岐した流路上に設けられ、前記蒸留装置中の反応液を計測し、前記計測装置での結果に基づいて、蒸留条件を制御する制御部2と
を有するシアノヒドリン含有液の製造装置。
 [7]式(A)で表される原料カルボニル化合物と式(B)で表される原料シアン化剤とを反応させて、シアノヒドリン含有液を連続的に得る際に用いられる計測方法であって、
 前記原料カルボニル化合物と前記原料シアン化剤との反応液において、シアン化剤の濃度が0とみなされる場合には、紫外線吸光光度計で計測されたカルボニル化合物の濃度および屈折率計で計測されたカルボニル化合物とシアノヒドリンとの合計濃度とからシアノヒドリンの濃度を算出し、
 前記原料カルボニル化合物と前記原料シアン化剤との反応液において、カルボニル化合物の濃度が0とみなされる場合には、シアン計で計測されたシアン化剤の濃度および屈折率計で計測されたシアン化剤とシアノヒドリンとの合計濃度とからシアノヒドリンの濃度を算出し、
 前記原料カルボニル化合物と前記原料シアン化剤との反応液において、カルボニル化合物の濃度およびシアン化剤の濃度が共に0とみなされない場合には、紫外線吸光光度計で計測されたカルボニル化合物の濃度、シアン計で計測されたシアン化剤の濃度および屈折率計で計測されたカルボニル化合物とシアン化剤とシアノヒドリンとの合計濃度とからシアノヒドリンの濃度を算出する計測方法。
 本発明の計測装置によれば、反応液中の化合物の濃度を素早く計測することができ、反応原料等の不純物含量の少ないシアノヒドリン含有液を容易に製造することができる。
 <計測装置>
 本発明の計測装置は、式(A)で表される原料カルボニル化合物と式(B)で表される原料シアン化剤とを反応させて、シアノヒドリン含有液を連続的に得る際に用いられる装置であって、
 前記装置が、
 原料カルボニル化合物と原料シアン化剤との反応液に含まれるカルボニル化合物の濃度を計測するための紫外線吸光光度計、および前記カルボニル化合物と前記シアノヒドリンとの合計濃度を計測するための屈折率計を有し、前記紫外線吸光光度計から得られた前記カルボニル化合物の濃度、および、前記屈折率計から得られた前記カルボニル化合物と前記シアノヒドリンとの合計濃度から、前記シアノヒドリンの濃度を算出するプログラムを有するか、
 原料カルボニル化合物と原料シアン化剤との反応液に含まれるシアン化剤の濃度を計測するためのシアン計、および前記シアン化剤と前記シアノヒドリンとの合計濃度を計測するための屈折率計を有し、前記シアン計から得られた前記シアン化剤の濃度、および、前記屈折率計から得られた前記シアン化剤と前記シアノヒドリンとの合計濃度から、前記シアノヒドリンの濃度を算出するプログラムを有するか、または、
 原料カルボニル化合物と原料シアン化剤との反応液に含まれるカルボニル化合物の濃度を計測するための紫外線吸光光度計、シアン化剤の濃度を計測するためのシアン計、および前記カルボニル化合物と前記シアン化剤と前記シアノヒドリンとの合計濃度を計測するための屈折率計を有し、前記紫外線吸光光度計から得られた前記カルボニル化合物の濃度、前記シアン計から得られた前記シアン化剤の濃度、および、前記屈折率計から得られた前記カルボニル化合物と前記シアン化剤と前記シアノヒドリンとの合計濃度から、前記シアノヒドリンの濃度を算出するプログラムを有する。
  R1COR2 ・・・式(A)
 式(A)において、R1およびR2はそれぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、複素環基、またはこれらの基の一部が置換基で置換された基である。
  M(CN)n ・・・式(B)
 式(B)において、Mは、水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属、鉄、銅、または亜鉛であり、nはMの価数である。
 シアノヒドリン含有液の製造においては、生産性等の点から、連続的に製造することが好ましい。本発明者は、不純物含量の少ないシアノヒドリン含有液を製造しようとして、反応原料の不純物含量の制御、反応の制御、精製条件の制御など、色々な方法を行ったが、不純物含量が充分に少ないシアノヒドリン含有液を連続的に製造することはできなかった。
 この原因としては、主に以下の2つが考えられる。
 原因の1つ目としては、従来の技術では、原料カルボニル化合物と、原料シアン化剤とを反応させてシアノヒドリン含有液を得るにあたって、例えば、原料カルボニル化合物や、原料シアン化剤の反応器への供給量を、流量計等を用いて制御していたことが挙げられる。流量計等を用いて供給量を制御しても、必ずしも反応器に供給される原料カルボニル化合物の量と、原料シアン化剤の量とを充分に制御できず、得られるシアノヒドリン含有液の品質が安定しなかった。
 これは、流量計等を用いた供給量の制御では、原料カルボニル化合物や原料シアン化剤をポンプで供給する際にガスを巻き込んだり、更に原料カルボニル化合物や原料シアン化剤の沸点が低い場合にはその一部が気化してガス状になったり、また、気化を抑制するために原料カルボニル化合物や原料シアン化剤を冷却する方法もあるが外気温からの熱やポンプ等の機器からの熱によりその一部が気化してガス状になる等によって、実際に反応器に供給される原料の量にばらつきが出たりするためであると考えられる。
 原因の2つ目としては、原料カルボニル化合物と原料シアン化剤とを反応させて得られたシアノヒドリンを含む反応液を、蒸留等によって精製する際に、例えば、単に蒸留条件を設定して一定に保つ方法を行っていたことが挙げられる。単に蒸留条件を一定に保つ方法では、蒸留装置内部の反応液の状態が変化することもあり、原料の未反応物が完全に取り除けなかったり、生成物であるシアノヒドリンの分解等が生じたりするため、不純物含量の少ないシアノヒドリン含有液を容易に得ることができなかった。
 本発明者が鋭意検討した結果、反応器や蒸留装置内の反応液の状況を把握し、その把握した状況に基づいて原料の供給量や蒸留条件を制御することで、高い生産性で、反応原料等の不純物含量の少ないシアノヒドリン含有液を容易に得ることができることが分かった。そこで、原料カルボニル化合物と原料シアン化物とを反応させる反応器内や蒸留装置内の反応液の状況を把握するために、本発明の計測装置が有用である。
 本発明の計測装置としては、以下に説明する計測装置(I)~(III)が挙げられる。
 計測装置(I)は、原料の濃度を計測する機器として、紫外線吸光光度計と屈折率計とを有する装置である。計測装置(I)は、紫外線吸光光度計を用いて、前記反応液に含まれるカルボニル化合物の濃度を計測し、屈折率計を用いて、前記反応液中に含まれるカルボニル化合物とシアノヒドリンとの合計の濃度を計測する。
 その後、計測装置(I)が通常有するプログラムを用いて、前記紫外線吸光光度計で得られたカルボニル化合物の濃度、および屈折率計で得られたカルボニル化合物とシアノヒドリンとの合計濃度から、シアノヒドリン濃度を算出する。
 計測装置(II)は、原料の濃度を計測する機器として、シアン計と屈折率計とを有する装置である。計測装置(II)は、シアン計を用いて、前記反応液に含まれるシアン化剤の濃度を計測し、屈折率計を用いて、前記反応液中に含まれるシアン化剤とシアノヒドリンとの合計の濃度を計測する。
 その後、本発明の計測装置(II)が通常有するプログラムを用いて、前記シアン計で得られたシアン化剤の濃度、および屈折率計で得られたシアン化剤とシアノヒドリンとの合計濃度から、シアノヒドリン濃度を算出する。
 計測装置(III)は、原料の濃度を計測する機器として、紫外線吸光光度計とシアン計と屈折率計とを有する装置である。計測装置(III)は、紫外線吸光光度計を用いて、前記反応液に含まれるカルボニル化合物の濃度を計測し、シアン計を用いて、前記反応液に含まれるシアン化剤の濃度を計測し、屈折率計を用いて、前記反応液中に含まれるカルボニル化合物とシアン化剤とシアノヒドリンとの合計の濃度を計測する。
 その後、本発明の計測装置(III)が通常有するプログラムを用いて、前記紫外線吸光光度計で得られたカルボニル化合物の濃度、前記シアン計で得られたシアン化剤の濃度、および屈折率計で得られたカルボニル化合物とシアン化剤とシアノヒドリンとの合計濃度から、シアノヒドリン濃度を算出する。
 本発明の計測装置は、装置の簡易性および計測のし易さの観点から前記計測装置(I)および(II)が好ましく、計測装置(I)がより好ましい。
 本発明の計測装置で計測および算出する「濃度」、つまり、カルボニル化合物の濃度、シアン化剤の濃度、カルボニル化合物およびシアン化剤の少なくとも一方とシアノヒドリンとの合計の濃度、並びに、シアノヒドリン濃度等は、モル濃度であることが好ましい。
 本発明の計測装置を用いることによって、反応液中の化合物の濃度を素早く計測することができ、計測結果に基づいて原料の供給量や蒸留条件を制御することができるため、反応原料等の不純物含量の少ないシアノヒドリン含有液を容易に製造することができる。
 本発明の計測装置は、反応液を自動的にサンプリングできる自動サンプリング機能を有していることが好ましい。反応液のサンプリングは、手動で行ってもよいが、規則的に自動サンプリングすることにより、安定してサンプルを得ることができる。自動サンプリングは、例えば、反応器から計測を行う機器へ送液する流路や、反応器から計測を行う機器へ送液し、計測後機器から反応器へ送液する流路(循環路)を介して行われる。
 なお、本発明において、自動とは反応器等の製造設備の運転中に、人が介在することなく機器が能動的に作動することを意味する。すなわち、反応開始前の設定、メンテナンス等は人が介在して行われてもよい。
 また、サンプリングされた反応液は、本発明の計測装置によって濃度の検出が行われる。検出は手動で行っても、自動で行ってもよいが、自動検出されることが好ましい。自動検出とは、サンプリングされた反応液の検出を自動で行うことを意味する。
 本発明において、自動サンプリングと、自動検出とを合わせて、自動計測とも呼ぶ。すなわち、自動計測とは、反応液のサンプリング、サンプリングされた反応液の検出を自動で行うことを意味する。
 本発明の計測装置は、自動計測が可能な自動計測機能を有していることが、カルボニル化合物の濃度、シアン化剤の濃度、カルボニル化合物およびシアン化剤の少なくとも一方とシアノヒドリンとの合計の濃度等を継時的に把握することが容易であるため好ましい。すなわち、自動計測でない場合には、少なくともサンプリングおよび反応液の検出の片方を、手動で行う必要があるため、手間がかかるが、自動計測では、そのような手間が不要となり好ましい。
 また、前記検出された結果から、カルボニル化合物の濃度、シアン化剤の濃度カルボニル化合物およびシアン化剤の少なくとも一方とシアノヒドリンとの合計の濃度等を求めるが、該濃度の算出は、手動演算であっても、自動演算であってもよく、自動演算が算出のスピード、正確性、手間の観点から好ましい。なお、演算は通常、予めカルボニル化合物の濃度、シアン化剤の濃度、カルボニル化合物およびシアン化剤の少なくとも一方とシアノヒドリンとの合計の濃度等と、検出される物性との関係を求めたうえで、演算される。
 前記演算によって得られた、カルボニル化合物の濃度、シアン化剤の濃度、カルボニル化合物およびシアン化剤の少なくとも一方とシアノヒドリンとの合計の濃度等を用いて、本発明の計測装置が有するプログラムによって、シアノヒドリン濃度を算出する。
 また、検出された結果、および自動演算された結果の、少なくとも片方の結果を、自動記録することが好ましい。自動記録は、HDD(ハードディスクドライブ)、SSD(ソリッドステートドライブ)、CD、DVD等の記憶媒体に、電子データとして記録してもよく、紙面等に印刷することにより記録してもよく、その両方でもよい。
 <計測方法>
 本発明の計測方法は、前記式(A)で表される原料カルボニル化合物と前記式(B)で表される原料シアン化剤とを反応させて、シアノヒドリン含有液を連続的に得る際に用いられる計測方法であって、
 前記原料カルボニル化合物と前記原料シアン化剤との反応液において、シアン化剤の濃度が0とみなされる場合には、紫外線吸光光度計で計測されたカルボニル化合物の濃度および屈折率計で計測されたカルボニル化合物とシアノヒドリンとの合計濃度とからシアノヒドリンの濃度を算出し、
 前記原料カルボニル化合物と前記原料シアン化剤との反応液において、カルボニル化合物の濃度が0とみなされる場合には、シアン計で計測されたシアン化剤の濃度および屈折率計で計測されたシアン化剤とシアノヒドリンとの合計濃度とからシアノヒドリンの濃度を算出し、
 前記原料カルボニル化合物と前記原料シアン化剤との反応液において、カルボニル化合物の濃度およびシアン化剤の濃度が共に0とみなされない場合には、紫外線吸光光度計で計測されたカルボニル化合物の濃度、シアン計で計測されたシアン化剤の濃度および屈折率計で計測されたカルボニル化合物とシアン化剤とシアノヒドリンとの合計濃度とからシアノヒドリンの濃度を算出する。
 つまり、本発明の計測方法とは、前述の計測装置を用いて計測を行う方法である。
 原料カルボニル化合物と原料シアン化剤との反応は、一般的に速やかに進行し、転換率はほぼ100%である。このため、原料カルボニル化合物および原料シアン化剤のうち、どちらか一方の供給量が過剰になれば、反応液に含まれる他方の濃度は、0とみなすことができる。
 すなわち、シアン化剤の濃度が0とみなされる場合とは、典型的には反応器に供給される原料カルボニル化合物の量が原料シアン化剤の供給量よりも過剰である場合をいい、具体的には、原料カルボニル化合物と原料シアン化剤が有するシアノ基とのモル比(原料カルボニル化合物/原料シアン化剤が有するシアノ基)が1.001以上である場合である。しかしながら、一時的に前記モル比が1.001を下回ったとしても、調整により1.001以上を達成できた場合も、「シアン化剤の濃度が0とみなされる場合」に含めることができる。このとき、計測装置としては、前記計測装置(I)を用いることが好ましい。
 同様に、カルボニル化合物の濃度が0とみなされる場合とは、典型的には反応器に供給される原料シアン化剤の量が原料カルボニル化合物の供給量よりも過剰である場合をいい、具体的には、原料シアン化剤が有するシアノ基と原料カルボニル化合物とのモル比(原料シアン化剤が有するシアノ基/原料カルボニル化合物)が1.001以上である場合である。しかしながら、一時的に前記モル比が1.001を下回ったとしても、調整により1.001以上を達成できた場合も、「カルボニル化合物の濃度が0とみなされる場合」に含めることができる。このとき、計測装置としては、前記計測装置(II)を用いることが好ましい。
 カルボニル化合物の濃度およびシアン化剤の濃度が共に0とみなされない場合とは、典型的には反応器に供給される原料カルボニル化合物と原料シアン化剤が有するシアノ基とのモル比が1に近い場合をいい、具体的には、反応器に供給されるモル比(原料カルボニル化合物/原料シアン化剤が有するシアノ基)が1.001以上を安定的に達成できていない場合、または、モル比(原料シアン化剤が有するシアノ基/原料カルボニル化合物)が1.001以上を安定的に達成できていない場合である。「カルボニル化合物の濃度およびシアン化剤の濃度が共に0とみなされない場合」には、反応器に供給されるモル比(原料カルボニル化合物/原料シアン化剤が有するシアノ基)またはモル比(原料シアン化剤が有するシアノ基/原料カルボニル化合物)が1.000以上1.001未満の場合も含まれる。このとき、計測装置としては、前記計測装置(III)を用いることが好ましい。
 本発明の計測装置および計測方法は、原料カルボニル化合物と原料シアン化剤とを反応させて、シアノヒドリン含有液を連続的に得る際に用いられていれば、特に制限されないが、例えば、以下の工程1~3を経てシアノヒドリン含有液を製造する際に用いることが好ましい。
 工程1:原料カルボニル化合物および原料シアン化剤を反応器に供給する工程であって、原料カルボニル化合物と原料シアン化剤との少なくとも一方を連続的に供給する工程
 工程2:反応器において、工程1で供給された原料カルボニル化合物と原料シアン化剤とを反応させ反応液を得る工程
 工程3:工程2で得られた反応液を蒸留装置に供給し、該反応液を蒸留する精製工程
 本発明の計測装置および計測方法は、例えば、前記工程2で得られた反応器内の反応液の計測や、前記工程3における蒸留装置内の反応液の計測に用いることができる。
 〔工程1〕
 工程1とは、原料カルボニル化合物および原料シアン化剤を反応器に供給する工程であって、原料カルボニル化合物とシアン化剤との少なくとも一方を連続的に供給する工程である。
 〈原料カルボニル化合物〉
 前記原料カルボニル化合物は、下記式(A)で表される。
  R1COR2 ・・・式(A)
 式(A)において、R1およびR2はそれぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、複素環基、またはこれらの基の一部が置換基で置換された基である。
 前記脂肪族炭化水素基の炭素数は、好ましくは1~30である。
 前記脂環式炭化水素基の炭素数は、好ましくは3~30である。
 前記芳香族炭化水素基の炭素数は、好ましくは6~30である。
 前記複素環基の炭素数は、好ましくは2~30である。
 なお、前記複素環基とは、窒素、酸素、硫黄等のヘテロ原子を含んで形成された環を有する基を表し、本明細書においては、芳香族性を有する複素環基は、芳香族炭化水素基ではなく、複素環基とする。
 前記置換基としては、例えば、アルキル基、アリル基、ヒドロキシ基、カルボニル基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アルコキシ基、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基、ヨード基、シアノ基、アミノ基、アルキルアミノ基、カルバモイル基、アルキルカルバモイル基、イミノ基、N-オキシド基、N-ヒドロキシ基、ジアゾ基、アジド基、ニトロ基、ニトロソ基、スルホ基、メルカプト基、アルキルチオ基が挙げられる。
 前記置換基で置換された基は、置換基を1つ有してもよく、2つ以上有してもよい。
 前記R1およびR2としては、本発明の効果がより発揮されやすい点や、原料シアン化剤との反応性に優れる点などから、水素原子、炭素数1~6の脂肪族炭化水素基または炭素数6~14の芳香族炭化水素基が好ましく、水素原子または炭素数1~6のアルキル基がより好ましく、水素原子または炭素数1~3のアルキル基がさらに好ましく、R1が水素原子であり、かつ、R2が炭素数1~3のアルキル基であることが特に好ましい。
 前記原料カルボニル化合物としては、R1またはR2が水素原子である化合物、つまりアルデヒドが好ましく、アセトアルデヒドが最も好ましい。
 前記原料カルボニル化合物としては、例えば、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、ブチルアルデヒド等の飽和アルキルアルデヒド;アクリルアルデヒド、メタクリルアルデヒド等の不飽和アルデヒド;ベンズアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、ナフトアルデヒド、フタルアルデヒド等の芳香族アルデヒド;ニコチンアルデヒド等の複素環基含有アルデヒド;アセトン、2-ブタノン、2-ペンタノン、3-メチル-2-ブタノン、3-ペンタノン、3-ヘキサノン、2-メチル-3-ペンタノン、3-ヘプタノン、2-メチル-3-ヘキサノン、2,4-ジメチル-3-ペンタノン、アセトフェノン、2-ノナノン、2-オクタノン、2-ヘプタノン、2-ヘキサノン、4-メチル-2-ペンタノン、4-ヘプタノン、シクロヘキサノン、2,6-ジメチル-4-ヘプタノン等のケトンが挙げられる。
 前記原料カルボニル化合物としては、2種以上を用いてもよいが、濃度計測や精製のし易さから1種単独で用いることが好ましい。
 前記原料カルボニル化合物としては特に制限されず、工業用、研究用等で入手できる化合物でよいが、このような原料カルボニル化合物を精製すること等で得られる精製カルボニル化合物を用いることが好ましい。
 前記精製カルボニル化合物を用いることにより、得られる反応液に含まれる、カルボニル化合物由来の該カルボニル化合物より沸点の高い、ダイマー、トリマー、テトラマー等のオリゴマーなどの不純物(以下「特定不純物」ともいう。)量を低減することができる。原料カルボニル化合物がアセトアルデヒドである場合には、特定不純物とは常圧における沸点が25℃以上である成分をいう。
 前記原料アセトアルデヒドに含まれる前記特定不純物の含有量は、好ましくは300質量ppm以下、より好ましくは250質量ppm以下、さらに好ましくは200質量ppm以下である。
 該特定不純物の含有量は、例えば、実施例に記載の方法で測定することができるが、該方法で測定した時の検出限界以下であってもよい。前記特定不純物の含有量は、原料カルボニル化合物を精製することによって前記範囲内とすることができるが、未精製の原料カルボニル化合物の含有量が上記範囲内であれば必ずしも精製する必要はない。
 なお、前記特定不純物の含有量は、少なければ少ないほどよいため、その範囲の下限は特に制限されないが、強いて数値を挙げるとすれば、例えば、好ましくは特定不純物の含有量の下限値が0.1質量ppmである。
 前記精製カルボニル化合物を得る方法としては、特に制限されず、従来公知の方法を採用することができるが、簡便な方法で容易に精製カルボニル化合物を得ることができる等の点から、原料カルボニル化合物を蒸留する方法が好ましい。
 〔原料シアン化剤〕
 前記原料シアン化物は、下記式(B)で表される。
  M(CN)n ・・・式(B)
 式(B)において、Mは、水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属、鉄、銅、または亜鉛であり、nはMの価数である。nは、通常は1~3の整数であり、好ましくは1または2である。
 前記アルカリ金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムが挙げられる。前記アルカリ土類金属としては、例えば、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムが挙げられる。
 前記原料シアン化剤としては、具体的には、HCN、LiCN、NaCN、KCN、RbCN、CsCN、Mg(CN)2、Ca(CN)2、Sr(CN)2、Ba(CN)2、Fe(CN)2、Fe(CN)3、CuCN、Cu(CN)2、Zn(CN)2等が挙げられ、これらの中でも、反応液のpH制御をより容易にすることや塩の副生を抑制することができるなどの点から、シアン化水素(HCN)が好ましい。
 前記原料シアン化剤は、2種以上を用いてもよいが、濃度計測や精製のし易さから1種単独で用いることが好ましい。
 前記原料シアン化剤としては特に制限されず、工業用、研究用等で入手できる化合物でよい。具体的には、シアン化水素の場合、アンモ酸化反応等で副生するシアン化水素を使用することも可能であり、メタン等を原料に製造することも可能である。また、シアン化ナトリウムを硫酸などの強酸と反応させて製造することも可能である。工業的には、(メタ)アクリロニトリルの製造の際に副生するシアン化水素を使用することが好ましい。
 前記原料シアン化剤は、蒸留、吸着等によって、予め精製した精製シアン化剤であってもよい。
 より高純度のシアノヒドリン含有液を得ることを目的として、精製シアン化剤を用いてもよいが、通常、シアン化剤には高沸点の化合物はほとんど存在しないため、シアン化剤中の不純成分は、下記工程2の精製工程において除去することができる。
 工程1は、前記原料カルボニル化合物および前記原料シアン化剤を反応器に供給する工程であり、原料カルボニル化合物とシアン化剤との少なくとも一方を連続的に供給する。
 前記反応器としては、原料を連続的に供給することが可能であり、原料カルボニル化合物と原料シアン化剤とを反応させることができればよく特に限定は無いが、例えば、連続槽型反応器、管型反応器、スクリューフィーダー型混合器、スタティックミキサー等を用いることができる。前記反応器としては、原料を連続的に供給することができることに加えて、シアノヒドリン含有液を連続的に取り出すことが可能な反応器が好ましい。また、前記反応器としては、回分式反応器は、原料を連続的に供給することができないため、用いることができない。前記反応器としては、原料カルボニル化合物が鉄製部材と接触すると、不純物の生成が促進されるため、鉄以外の材質であることが好ましい。反応器の材質としては、具体的には、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼、モネル(商標)、ハステロイ(商標)、インコネル(商標)、インコロイ(商標)、フッ素樹脂、ガラス、磁器等が挙げられる。
 工程1では、溶媒を供給することが好ましい。溶媒としては1種または2種以上の溶媒を用いることができる。溶媒としては水、有機溶媒のいずれも用いることができる。有機溶媒としては、アルコール、カルボン酸、エステルなどが挙げられる。溶媒としては、反応後のシアノヒドリン含有液の濃度調整が容易であり、コスト面でも優れる水を用いることが好ましい。
 工程1で反応器に溶媒を供給する場合には、反応器に供給される溶媒の量としては特に限定は無いが、工程2における反応液中の溶媒量が好ましくは5~95質量%となる量で供給される。前記範囲では、工程2において、効率よく反応が進行し、所望濃度のシアノヒドリン含有液を容易に得ることができるため好ましい。
 なお、溶媒の反応器への供給は、溶媒のみで反応器へ供給してもよく、原料カルボニル化合物、原料シアン化剤、後述の触媒等と共に、反応器へ供給してもよい。
 原料カルボニル化合物や、原料シアン化剤が、反応器に供給する際の温度、反応器中の温度で固体である場合には、溶媒に溶解または懸濁させることが好ましい。
 また、本発明の計測装置に用いる反応器には、原料カルボニル化合物および原料シアン化剤を反応器に供給するための、導入部が接続されていることが好ましい。前記導入部としては、反応器に供給される原料カルボニル化合物の量を調整しながら供給可能な、原料カルボニル化合物導入部および、反応器に供給される原料シアン化剤の量を調整しながら供給可能な、原料シアン化剤導入部とを通常は有する。
 前記導入部は、通常、供給される原料カルボニル化合物あるいは原料シアン化剤の量を計測するための流量計等の供給量計測部を有する。前述のようにシアノヒドリン含有液の製造においては、流量計等を用いた流量の制御だけでは、必ずしも反応器に供給される原料の量を一定に保つことは出来ないが、供給量計測部で原料の量をある程度確認することが可能であり、大幅な供給量の変動を抑制することができる。
 反応器に供給される原料カルボニル化合物と、原料シアン化剤との量は、原料カルボニル化合物と原料シアン化剤が有するシアノ基とのモル比(原料カルボニル化合物/原料シアン化剤が有するシアノ基)が、好ましくは0.80~1.25、より好ましくは0.90~1.11である。
 前記モル比の上限以下であると、過剰の原料カルボニル化合物を回収する必要がなく、また原料カルボニル化合物による副反応が起こりにくくなる。また、前記モル比の下限以上であると、過剰の原料シアン化剤を回収する必要がない。原料の転化率の観点からは、原料カルボニル化合物と原料シアン化剤が有するシアノ基とのモル比が、1に近いほど好ましく、具体的には、0.95~1.05が特に好ましい。但し、原料カルボニル化合物と原料シアン化剤が有するシアノ基とのモル比が、1に近いほど、意図せぬ僅かな供給量の変化で、反応器に供給される原料カルボニル化合物と、原料シアン化剤とのどちらが過剰になるかが、変化してしまう。原料カルボニル化合物が過剰の場合には、原料カルボニル化合物の回収が必要になり、原料シアン化剤が過剰の場合には、原料シアン化剤の回収が必要になり、原料カルボニル化合物と原料シアン化剤が有するシアノ基とのモル比が、1に近い場合には、どちらが過剰になるかが安定しないため、両方を回収することが可能な設備が必要となる。このため、予め片方の原料をわずかに過剰に供給することが好ましい。具体的には、原料カルボニル化合物と原料シアン化剤が有するシアノ基とのモル比(原料カルボニル化合物/原料シアン化剤が有するシアノ基)が、1.001~1.100が特に好ましい。また、シアン化剤が有するシアノ基と原料カルボニル化合物とのモル比(シアン化剤が有するシアノ基/原料カルボニル化合物)が、1.001~1.100であることも特に好ましい。
 原料カルボニル化合物を過剰にしたときは、例えば、後述する工程2において、計測装置(I)を用いて反応器中の反応液の計測を行い、原料カルボニル化合物およびシアノヒドリンのモル濃度が後述する要件(1)を満たすように原料の供給量を制御することによって、シアノヒドリンの収率を高く維持することができる。また、原料カルボニル化合物を過剰にしたときは、後述する工程3においても、計測装置(I)を用いて蒸留装置中の反応液の計測を行い、前記計測の結果に基づいて、蒸留条件を制御することによって、シアノヒドリン含有液に含まれる原料カルボニル化合物の含有量の低減や、シアノヒドリン含有液の濃度調整を行うことができる。
 原料シアン化剤を過剰にしたときは、例えば、後述する工程2において、計測装置(II)を用いて反応器中の反応液の計測を行い、原料シアン化剤およびシアノヒドリンのモル濃度が後述する要件(2)を満たすように原料の供給量を制御することによって、シアノヒドリンの収率を高く維持することができる。また、原料シアン化剤を過剰にしたときは、後述する工程3においても、計測装置(II)を用いて蒸留装置中の反応液の計測を行い、前記計測の結果に基づいて、蒸留条件を制御することによって、シアノヒドリン含有液に含まれる原料シアン化剤の含有量の低減や、シアノヒドリン含有液の濃度調整を行うことができる。
 原料カルボニル化合物と原料シアン化剤が有するシアノ基とのモル比が1に近いときは、後述する工程2および工程3において反応器中または蒸留装置中の反応液の計測を、計測装置(III)を用いて行うことか好ましい。
 しかしながら、片方の原料を過剰にする方が、該過剰となる成分を回収する設備を設ければよく、製造装置を簡略化できるため好ましい。
 前記範囲内で、原料カルボニル化合物と、原料シアン化剤とのモル濃度を制御することにより、原料カルボニル化合物あるいは、原料シアン化剤が、大過剰で反応器に供給されることが無く好ましい。
 工程1では、原料カルボニル化合物とシアン化剤との少なくとも一方を連続的に供給するが、好ましくは原料カルボニル化合物および原料シアン化剤の両方を連続的に供給することが好ましい。原料カルボニル化合物および原料シアン化剤を連続的に供給することにより、反応器中の原料や、シアノヒドリンの濃度が一定となりやすいため好ましい。
 なお、本発明において連続的に供給するとは、絶え間なく反応器に供給される態様が包含されるのはもちろん、滴下のように僅かな間隔があいていてもよい。なお、連続的に供給するとは、具体的には、供給と供給との間が例えば、数秒から数分で供給されることを意味する。
 〔工程2〕
 工程2は、反応器において、工程1で供給された原料カルボニル化合物と原料シアン化剤とを反応させ反応液を得る工程である。
 原料カルボニル化合物と原料シアン化剤との反応は、次のような反応式を例示できる。
M(CN)n+nHX→nHCN+MXn
nR1COR2+nHCN→nR12C(OH)(CN)
ここで、HXは酸や水であり、M、n、R1、R2は、前述の通りである。
 原料カルボニル化合物と原料シアン化剤とを反応させることにより、シアノヒドリンを含む反応液が得られる。該シアノヒドリンとしては、α-シアノヒドリンが好ましく、ラクトニトリルが特に好ましい。
 前記反応は通常は連続式で行われるが、半回分式で行われてもよい。
 工程2では、原料カルボニル化合物とシアン化剤とが反応することにより、シアノヒドリンが得られる。前記シアノヒドリンとしては、α-シアノヒドリンが好ましく、ラクトニトリルが特に好ましい。すなわち、原料カルボニル化合物としては、アセトアルデヒドが特に好ましい。
 工程2は、触媒の存在下で行うことが好ましい。前記触媒としては、塩基性化合物を用いることが好ましい。前記塩基性化合物はpH調整剤としても作用するため好ましい。
 前記塩基性化合物としては、有機塩基性化合物、無機塩基性化合物が挙げられる。前記有機塩基性化合物としては、アミン化合物、4級アンモニウム塩、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物および金属アルコキサイドなどの塩基性化合物が挙げられる。
 反応器中の反応液のpHは、好ましくは3~7、より好ましく4~6、特に好ましくは5~6である。前記触媒は、反応液のpHが前記範囲となる量で用いることが好ましい。
 工程2は、溶媒の存在下で行うことが好ましい。溶媒としては工程1で用いたものが好ましい。
 また、工程2では、酸の存在下で行ってもよい。特にシアン化剤としてシアン化水素以外を用いた場合には、反応液のpHが高くなるため、pHを前記範囲とする目的で酸を用いることが好ましい。酸としては、硫酸、塩酸、リン酸、酢酸等の酸を用いることができる。
 反応器中の温度(反応温度)は、原料カルボニル化合物とシアン化剤とが好適に反応できればよく、特に限定はないが、通常は0~40℃、好ましくは0~30℃、より好ましくは5~25℃、特に好ましくは10~20℃である。
 また、工程2における平均滞留時間は、原料カルボニル化合物とシアン化剤とが充分に反応できればよく、特に限定は無いが、通常は0.1~24時間、好ましくは0.5~12時間、より好ましくは1~6時間である。
 本発明の計測装置および計測方法は、工程2によって得られた反応液に含まれるカルボニル化合物およびシアン化剤の少なくとも一方の濃度、並びに、シアノヒドリンの濃度の計測に用いることができる。
 本発明の計測装置は、工程2によって得られた反応液の状況を把握できれば、どこに設置してもよいが、反応器内、または、反応器から分岐した流路上に設置することが好ましく、計測のしやすさの点や、装置の簡略化の点などから、反応器から分岐した流路上に設置することがより好ましい。
 反応器から濃度の計測のために抜出された反応液については、濃度を計測後、廃棄してもよいが、計測後の反応液を反応器に戻すことが、生産性の観点からは好ましい。なお、濃度を計測後、計測後の反応液を反応器に戻さず、廃棄することが、簡便さの観点からは好ましい。
 本発明の計測装置や計測方法を用いて得られたカルボニル化合物およびシアン化剤の少なくとも一方の濃度、並びに、シアノヒドリンの濃度の結果に基づいて、工程1において反応器に供給する原料カルボニル化合物および原料シアン化剤の少なくとも一方の濃度を制御することが好ましい。これにより、反応液中の濃度変化に従って、速やかに原料の供給量を制御することができ、シアノヒドリンの生産性を向上させることができる。
 前記制御は、原料カルボニル化合物のモル濃度をM1、シアン化剤が有するシアノ基のモル濃度をM2、シアノヒドリンのモル濃度をM3とした際に、下記要件(1)および(2)の少なくとも一方を満たすように原料の供給量を制御することが好ましい。
 要件(1):M1/M3が、0.001~0.100である。
 要件(2):M2/M3が、0.001~0.100である。
 要件(1)において、M1/M3が、0.001~0.050であることが好ましい。また、要件(2)において、M2/M3が、0.001~0.050であることが好ましい。
 なお、反応器に供給される原料カルボニル化合物と、原料シアン化剤が有するシアノ基とのモル比(原料カルボニル化合物/原料シアン化剤が有するシアノ基)が、1.001~1.100である場合には、計測装置(I)または計測装置(III)を用いることができるが、計測装置(I)を用いて計測を行うことが好ましく、このとき、要件(1)を満たすことが好ましい。このように原料カルボニル化合物が過剰の場合には、シアン化剤はほとんど全て反応してシアン化剤の濃度は0とみなすことができる。したがって、原料カルボニル化合物の濃度を紫外線吸光光度計で計測し、カルボニル化合物とシアノヒドリンとの合計濃度を屈折率計で計測すれば、シアノヒドリンの濃度を求めることができる。
 また、反応器に供給される原料シアン化剤が有するシアノ基と原料カルボニル化合物とのモル比(原料シアン化剤が有するシアノ基/原料カルボニル化合物)が、1.001~1.100である場合には、計測装置(II)または計測装置(III)を用いることができるが、計測装置(II)を用いて計測を行うことが好ましく、このとき要件(2)を満たすことが好ましい。このようにシアン化剤が過剰の場合には、原料カルボニル化合物はほとんど全て反応して原料カルボニル化合物の濃度は0とみなすことができる。したがって、シアン化剤の濃度をシアン計で計測し、シアン化剤とシアノヒドリンとの合計濃度を屈折率計で計測すれば、シアノヒドリンの濃度を求めることができる。
 制御の具体的な方法としては、本発明の計測装置を用いて得られた結果、原料カルボニル化合物が設定値に対して過剰であることが判明した場合には、原料カルボニル化合物の供給量を減らす、シアン化剤の供給量を増やす等の制御を行うことができる。一方、本発明の計測装置を用いて得られた結果、原料シアン化剤が設定値に対して過剰であることが判明した場合には、シアン化剤の供給量を減らす、原料カルボニル化合物の供給量を増やす等の制御を行うことができる。また、本発明の計測装置を用いて得られた結果、シアノヒドリンのモル濃度が低すぎることが判明した場合には、反応が充分に進捗していないことを意味するため、原料カルボニル化合物およびシアン化剤の供給量を減らすことができる。
 工程1で供給された原料カルボニル化合物と原料シアン化剤とを反応させた後、反応液を回収する工程、回収された反応液のpHを調整する工程等を経てもよく、本発明の計測装置は、反応液を回収する工程、回収された反応液のpHを調整する工程等を経て得られた反応液を計測してもよい。
 前記反応液を回収する工程は、通常、反応器に設けられた流路から、反応液を回収する工程であり、回収するスピードは、通常、原料、水等の反応器に供給される全成分の供給量とほぼ同等である。全成分の供給量と、反応液の回収量とが同等であると、反応器内に存在する反応液の量が一定となるため好ましい。なお、反応液を回収するために設けられた流路は、通常は工程3を行うために設けられた流路とは別の流路である。
 前記回収された反応液のpHを調整する工程は、反応液を安定化するために行うことができる工程である。具体的には、回収された反応液にpH調整剤を添加する工程が挙げられる。pH調整剤としては、例えば硫酸、塩酸、リン酸、酢酸等の酸が挙げられる。
 反応液にpH調整剤を添加した後の溶液は、好ましくはpH0.0~5.0、より好ましくはpH0.5~3.0である。
 〔工程3〕
 工程3は、工程2で得られた反応液を蒸留装置に供給し、該反応液を蒸留する精製工程である。なお、前記「工程2で得られた反応液」とは、前述のように反応液を回収する工程や、前記反応液のpHを調整する工程を経た場合は、回収する工程を経た後の反応やpHを調整する工程を経た後の反応液を意味する。
 蒸留装置への供給方法は、特に制限されず、断続的に供給してもよいが、生産性等の点から、連続的に供給することが好ましい。
 前記蒸留方法としては、特に制限されず、工業的に実施できる方法であればよい。具体的な方法としては、単蒸留、精密蒸留、薄膜蒸留等が挙げられ、精密蒸留では、棚段塔や充填塔による方法等が挙げられる。充填塔による方法においては、規則充填物や不規則充填物を使用する方法等が挙げられる。また、蒸留する方法は、回分式、半回分式、連続式のいずれの方法でも行うことが可能であるが、半回分式または連続式が好ましい。
 前記蒸留する際の条件についても、特に制限されないが、前記原料カルボニル化合物として、アセトアルデヒドを用い、前記原料シアン化剤として、シアン化水素を用いてラクトニトリルを得る場合には、蒸留温度は、好ましくは20~60℃、より好ましくは30~50℃であり、蒸留時間(滞留時間)は、好ましくは1~300分、より好ましくは5~150分である。蒸留圧力は、蒸留温度との関係によって決まるが、前記蒸留温度においては、好ましくは0.1~400KPaA、より好ましくは1~200KPaAである。
 前記温度で反応液を蒸留することで、反応液中の反応原料等の不純物を低減することができ、高収率で低不純物含量のシアノヒドリン含有液を容易に、高い生産性で得ることができる。特に、原料カルボニル化合物として、前記精製カルボニル化合物を用いることで、前記温度で反応液を精製することによる効果がより発揮される。
 また、シアノヒドリン含有液中の不純物含量をより低減するため、還流を行うことが好ましい。還流を行う際の還流比は、好ましくは0.1~20、より好ましくは1~10である。還流比が前記範囲内であれば、生産効率を大幅に低下させることなく、カルボニル化合物、シアン化剤、シアノヒドリン、溶媒等の各成分の分離率を向上させることができる。
 前記蒸留は、通常、蒸留装置で行われる。この際には、原料カルボニル化合物および原料シアン化剤は、シアノヒドリン含有液よりも沸点が低い傾向にあることから、目的物であるシアノヒドリン含有液は、該装置の底部に溜まる傾向にある。
 前記蒸留の際には、蒸留条件をより容易に制御することができる等の点から、蒸留装置の底部からシアノヒドリン含有液を抜き出す工程を含むことが好ましい。
 本発明の計測装置および計測方法は、蒸留装置中の反応液に含まれるカルボニル化合物およびシアン化剤の少なくとも一方の濃度、並びに、シアノヒドリンの濃度を計測するために用いることができる。なお、本発明の計測装置で計測する前記反応液は、通常、蒸留装置の底部に存在するシアノヒドリン含有液を意味する。
 本発明の計測装置や計測方法を用いて、蒸留装置内の実際の反応液の中の成分の濃度を把握することができる。工程1において、原料カルボニル化合物を過剰にしたときは、計測装置(I)を用いて蒸留装置中の反応液の計測を行うことが好ましく、原料シアン化剤を過剰にしたときは、計測装置(II)を用いて蒸留装置中の反応液の計測を行うことが好ましい。原料カルボニル化合物と原料シアン化剤が有するシアノ基とのモル比が1に近いときは、蒸留装置中の反応液の計測を、計測装置(III)を用いて行うことが好ましい。
 本発明の計測装置や計測方法で得られた結果に基づき、蒸留条件を制御することによって、蒸留条件を最適化することができ、シアノヒドリン含有液に含まれる不純物量を低減することができる。
 また、本発明の計測装置や計測方法でシアノヒドリンの濃度を計測することで、蒸留装置内の反応液の実際の状況、具体的には、計測されたシアノヒドリン濃度と予想値との対比から、蒸留装置内の反応液の温度等が外部制御の温度等に対し、どのような状況になっているのかを評価することができる。
 本発明の計測装置は、蒸留装置内の反応の状況を把握できれば、どこに設置してもよいが、前記蒸留装置内、または、前記蒸留装置から分岐した流路上に設置することが好ましく、計測のしやすさの点や、装置の簡略化の点などから、蒸留装置から分岐した流路上に設置することがより好ましい。
 蒸留装置から分岐した流路上で本発明の計測装置を用いる場合には、該計測を行った後の反応液を、再び蒸留装置内に流入させてもよく、蒸留装置から取り出してもよい。
 また前記計測は、蒸留装置のシアノヒドリン含有液の出口(取り出し口)付近で行うことが好ましい。つまり、蒸留装置内で計測を行う場合には、蒸留装置のシアノヒドリン含有液の出口付近に計測器が設置されていることが好ましく、蒸留装置から分岐した流路上で計測を行う場合には、該流路は、蒸留装置のシアノヒドリン含有液の出口付近から分岐していることが好ましい。
 前記計測を、蒸留装置のシアノヒドリン含有液の出口付近で行うことにより、充分に精製した後の反応液の濃度を計測することができ、蒸留条件の適否をより正確に判断することができるため好ましい。
 本発明の計測装置や計測方法を用いて得られた反応液中のカルボニル化合物およびシアノヒドリンの濃度の結果に基づいて、蒸留条件を制御することが好ましい。
 前記制御を行うことにより、不純物含量の少ないシアノヒドリン含有液を容易に、高生産性で得ることができ、また、シアノヒドリン含有液の濃度を調整することができる。
 制御因子としては、蒸留温度、蒸留圧力および還流比から選択される少なくとも一つの因子を制御することが挙げられ、制御のし易さから蒸留温度および蒸留圧力から選択される少なくとも一つの因子を制御することが好ましい。
 具体的な制御の例としては、一般的に、カルボニル化合物およびシアン化剤は、シアノヒドリンよりも沸点が低いため、本発明の計測装置や計測方法で計測した蒸留装置内の反応中のカルボニル化合物の濃度が、後述の上限値よりも高い場合には、蒸留温度を上げる制御、および、蒸留圧力を下げる制御から選択される少なくとも一方の制御を行うことが好ましい。これにより、蒸留装置中の反応液のカルボニル化合物や、原料に使用したシアン化剤の濃度を下げることができる。
 本発明の計測装置や計測方法で計測した蒸留装置における反応液中のカルボニル化合物およびシアン化剤の含有量が、それぞれ好ましくは1000質量ppm以下、より好ましくは500質量ppm以下になるように、制御することが好ましい。
 なお、前記カルボニル化合物およびシアン化剤の含有量は、少なければ少ないほどよく、これらは存在していないことが好ましいため、その範囲の下限は特に制限されないが、強いて数値を挙げるとすれば、例えば、それぞれ0.1質量ppmである。
 また、本発明の計測装置や計測方法で計測した蒸留装置における反応液中のシアノヒドリンの濃度が、好ましくは5~100質量%、より好ましくは10~100質量%、さらに好ましくは50~100質量%になるように、制御することが好ましい。
 前記制御は、高生産性でシアノヒドリン含有液を得ることができる等の点から、人為的な操作を介さずに、自動で行う自動制御であることが好ましい。自動制御は、具体的には、前記検出したデータ、演算後のデータ、記録後のデータ等と、前記所望のカルボニル化合物およびシアン化剤の含有量やシアノヒドリンの濃度に基づいて、蒸留条件を調整するように設定されたプログラムにより行われる。
 ≪シアノヒドリン含有液の製造装置≫
 本発明のシアノヒドリン含有液の製造装置は、原料カルボニル化合物および原料シアン化合物を反応系に供給する供給部と、供給された原料を反応させシアノヒドリンを含む反応液を得る反応器と、前述の計測装置とを有する。
 前記計測装置は、前記反応器内、または、前記反応器から分岐した流路上に設け、反応器中の反応液の計測をすることができる。前記計測装置が、前記反応器内、または、前記反応器から分岐した流路上に設けられ、反応器中の反応液を計測している場合、本発明のシアノヒドリン含有液の製造装置は、前記計測装置での結果に基づいて、原料カルボニル化合物および原料シアン化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物の反応系への供給量を制御する制御部(以下、「制御部1」ともいう)を有することが好ましい。
 本発明のシアノヒドリン含有液の製造装置は、さらに、前記反応器で得られた反応液を蒸留する蒸留装置を有することが好ましい。
 本発明のシアノヒドリン含有液の製造装置が有する計測装置は、前記蒸留装置内、または、前記蒸留装置から分岐した流路上に設け、前記蒸留装置中の反応液を計測することができる。前記計測装置が、前記蒸留装置内、または、前記蒸留装置から分岐した流路上に設けられ、前記蒸留装置中の反応液を計測している場合、本発明のシアノヒドリン含有液の製造装置は、前記計測装置での結果に基づいて、蒸留条件を制御する制御部(以下、「制御部2」ともいう)を有することが好ましい。
 本発明のシアノヒドリン含有液の製造装置が有する計測装置は、前記反応器内、または、前記反応器から分岐した流路上に設けてもよく、前記蒸留装置内、または、前記蒸留装置から分岐した流路上に設けてもよい。
 本発明のシアノヒドリン含有液の製造装置は、反応原料等の不純物含量の少ないシアノヒドリン含有液を製造する観点から、前記計測装置を少なくとも2つ有することが好ましい。さらに、本発明のシアノヒドリン含有液の製造装置は、前記計測装置の少なくとも1つが、前記反応器内、または、前記反応器から分岐した流路上に設けられ、反応器中の反応液を計測し、前記計測装置での結果に基づいて、原料カルボニル化合物および原料シアン化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物の反応系への供給量を制御する制御部1と、前記計測装置の少なくとも1つが、前記蒸留装置内、または、前記蒸留装置から分岐した流路上に設けられ、前記蒸留装置中の反応液を計測し、前記計測装置での結果に基づいて、蒸留条件を制御する制御部2とを有することがより好ましい。
 前記供給部としては、特に制限されないが、例えば、パイプライン等が挙げられる。
 この供給部としては、原料カルボニル化合物の供給部であって、該原料カルボニル化合物が精製カルボニル化合物である場合、前記鉄製ではないことが好ましい。
 前記反応器としては、特に制限されないが、例えば、連続槽型反応器、管型反応器、スクリューフィーダー型混合器、スタティックミキサー等が挙げられる。前記反応器としては、原料を連続的に供給することができることに加えて、シアノヒドリン含有液を連続的に取り出すことが可能な反応器が好ましい。前記反応器としては、原料カルボニル化合物が鉄製部材と接触すると、不純物の生成が促進されるため、鉄以外の材質であることが好ましい。
 前記蒸留装置は、該装置の底部にシアノヒドリン含有液の出口(取り出し口)を有することが好ましく、該出口付近に前記計測器を有することが好ましい。
 本発明のシアノヒドリン含有液の製造装置には、計測装置で計測された結果に基づいて原料の供給量、蒸留条件等を制御するための部材、例えば、計測器とポンプ(原料の供給量を制御する装置)や蒸留装置(蒸留温度等を制御する装置)とを結ぶ配線、制御するためのシグナルを送る指令部、指令部からのシグナルに基づいて原料の供給量、蒸留条件等制御する制御部などを有していることが好ましい。
 本発明のシアノヒドリン含有液の製造装置は、前記部材以外にも、原料や生成物を貯蔵する貯蔵タンクや、反応液を蒸留装置に供給、触媒等を反応器に供給する供給部、などの従来の製造装置に用いられてきた部材を有していてもよい。
 以下、本発明を実施例に基づいて更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。
 [1.アセトアルデヒド過剰条件での反応液中のアセトアルデヒド、シアン化水素およびラクトニトリルの定量方法(シアン化剤濃度が0とみなせる場合)]
<1-1.アセトアルデヒドの定量方法>
 抜き出した反応液の一部を用い、紫外線吸光光度計でアセトアルデヒドに特有の波長330nmでの吸光度を求めた。この吸光度から、予め吸光度と反応液中のアセトアルデヒドのモル濃度との相関を求めた検量線から、前記液体中のアセトアルデヒドのモル濃度を計測した。
<1-2.シアン化水素の定量方法>
 抜き出した反応液の一部を用い、シアン計でシアン濃度を求めた。予め前記シアン計でのシアン濃度とシアン化水素濃度との相関を求めた検量線からシアン化水素のモル濃度を計測した。
<1-3.屈折率計の検量線の作成>
 反応液の屈折率を求めるのに先だって以下の検量線を作成した。
1)水/ラクトニトリルの組成比を水100%、ラクトニトリル100%の間で変化させたラクトニトリル水溶液を複数作製し、各々の屈折率を測定し、ラクトニトリルのモル濃度と屈折率との検量線を作成した(検量線A-0)。
2)前記特定のラクトニトリル水溶液にアセトアルデヒドを加え、アセトアルデヒドの濃度が異なるアセトアルデヒド/ラクトニトリル/水の組成液を作製し、それぞれの屈折率を測定した。
3)ラクトニトリルのモル濃度が前記2)とは異なるラクトニトリル水溶液も、2)と同様に屈折率を測定した。
4)アセトアルデヒドのモル濃度が特定の同一濃度である一群のデータを用い、ラクトニトリルのモル濃度と屈折率との検量線を作成した(検量線A-1)。
5)アセトアルデヒドのモル濃度が4)とは異なる濃度であるもののデータについても、同一のアセトアルデヒドのモル濃度毎に、ラクトニトリルのモル濃度と屈折率との検量線を同様に作成した(検量線A-2~A-X)。
<1-4.ラクトニトリルの定量方法>
 前記液体の紫外線吸光光度計から求めたアセトアルデヒドのモル濃度に対応する検量線を、(A-0~A-X)から選択し、または前記検量線群から内挿させて作成し、その検量線と液体の屈折率nとから、ラクトニトリルのモル濃度を定量した。なお、ラクトニトリルのモル濃度の定量は、計測装置に組み込まれたプログラム(演算ソフト)を用いて行った。
 [2.シアン化水素過剰条件での反応液中のアセトアルデヒド、シアン化水素およびラクトニトリルの定量方法(カルボニル化合物濃度が0とみなせる場合)]
<2-1.アセトアルデヒドの定量方法>
 抜き出した反応液の一部を用い、紫外線吸光光度計でアセトアルデヒドに特有の波長330nmでの吸光度を求めた。この吸光度から、予め吸光度と反応液中のアセトアルデヒドのモル濃度との相関を求めた検量線から、前記液体中のアセトアルデヒドのモル濃度を計測した。
<2-2.シアン化水素の定量方法>
 抜き出した反応液の一部を用い、シアン計でシアン濃度を求めた。予め前記シアン計でのシアン濃度とシアン化水素濃度との相関を求めた検量線からシアン化水素のモル濃度を計測した。
<2-3.屈折率計の検量線の作成>
 反応液の屈折率を求めるのに先だって以下の検量線を作成した。
1)水/ラクトニトリルの組成比を水100%、ラクトニトリル100%の間で変化させたラクトニトリル水溶液を複数作製し、各々の屈折率を測定し、ラクトニトリルのモル濃度と屈折率との検量線を作成した(検量線B-0)。
2)前記特定のラクトニトリル水溶液にシアン化水素を加え、シアン化水素の濃度が異なるシアン化水素/ラクトニトリル/水の組成液を作製し、それぞれの屈折率を測定した。
3)ラクトニトリルのモル濃度が前記2)とは異なるラクトニトリル水溶液も、2)と同様に屈折率を測定した。
4)シアン化水素のモル濃度が特定の同一濃度である一群のデータを用い、ラクトニトリルのモル濃度と屈折率との検量線を作成した(検量線B-1)。
5)シアン化水素のモル濃度が4)とは異なる濃度であるもののデータについても、同一のシアン化水素のモル濃度毎に、ラクトニトリルのモル濃度と屈折率との検量線を同様に作成した(検量線B-2~B-X)。
<2-4.ラクトニトリルの定量方法>
 前記反応液のシアン計から求めたシアン化水素のモル濃度に対応する検量線を、(B-0~B-X)から選択し、または前記検量線群から内挿させて作成し、その検量線と反応液の屈折率nとから、ラクトニトリルのモル濃度を定量した。なお、ラクトニトリルのモル濃度の定量は、計測装置に組み込まれたプログラム(演算ソフト)を用いて行った。
[実施例1]
 蒸留管および冷却管を備えたフラスコに、常圧における沸点が25℃以上である成分(特定不純物)の含有量が600質量ppmである原料アセトアルデヒドを仕込み、50KPaGの圧力下で、温度を40℃で加温して蒸留を行ったところ、特定不純物の含有量が160質量ppmである精製アセトアルデヒドを得た。
 なお、原料アセトアルデヒドおよび精製アセトアルデヒド中の特定不純物の含有量は、以下の方法で測定した。
 攪拌機、蒸留塔、留出器を備えたガラス製フラスコに、原料アセトアルデヒドを供給し、常圧で単蒸留を行った。蒸留塔気相部の温度をみながら、フラスコの加熱を行い気相部の温度が丁度25℃に達したとき加熱を停止し、単蒸留を終了した。単蒸留後、フラスコに残った残分を秤量し、供給した原料アセトアルデヒドの合計量に対する質量ppmを求めた。
 攪拌機および冷却器を備えたCSTR型の反応器(連続槽型反応器)に、攪拌下、得られた精製アセトアルデヒドをそのまま連続的に供給し、シアン化水素、水を、アセトアルデヒド/シアン化水素のモル比が1.01となるように、各々の流量をコリオリ流量計にて測定し、ポンプで流量制御しながら連続的に供給した。反応器内の反応温度を15~20℃、5質量%の水酸化ナトリウム水溶液でpHを5~6に調整しながら、滞留時間が3時間になるように、反応液を抜き出しながら反応を行った。
 前記反応液の抜き出しは、反応器の底部から分岐した流路上で行った。計測装置を用いて、抜き出した反応液のアセトアルデヒドおよびラクトニトリルのモル濃度を自動計測した。
 なお、前記計測装置には、紫外線吸光光度計および屈折率計によって出力されたアセトアルデヒドおよびラクトニトリルのモル濃度に対応してアセトアルデヒドおよびシアン化水素の供給量を自動で調整できる制御装置をオンラインで結合させた。
 アセトアルデヒドのモル濃度およびラクトニトリルのモル濃度に基づき、アセトアルデヒドおよびシアン化水素の供給量を制御し、アセトアルデヒド/ラクトニトリル(モル比)=0.01となるように調整した。
 その結果、反応開始から10時間目でのアセトアルデヒドの転化率は99.0%、シアン化水素の転化率は100.0%、ラクトニトリルの収率は、供給アセトアルデヒド量に対して98.9%、供給シアン化水素量に対して100.0%であった。
 更に20時間目でのアセトアルデヒドの転化率は99.0%、シアン化水素の転化率は100.0%、ラクトニトリルの収率は、供給アセトアルデヒド量に対して98.9%、供給シアン化水素量に対して100.0%であった。
 そして、30時間目でのアセトアルデヒドの転化率は99.0%、シアン化水素の転化率は100.0%、ラクトニトリルの収率は、供給アセトアルデヒド量に対して98.9%、供給シアン化水素量に対して100.0%であった。結果を表1にまとめた。
 よって、アセトアルデヒドの転化率およびラクトニトリルの収率は常に安定しており、ラクトニトリルの収率は常に高かった。
 さらに上記で得られた反応液に、10質量%硫酸水溶液を供給し、pH1.0に調整し、pH調整したラクトニトリル含有液を得た。
 前記pH調製したラクトニトリル含有液を、蒸留塔に連続的に供給し、蒸留を行った。蒸留条件として、蒸留温度を40℃、蒸留圧力を7.5KPa、蒸留塔の滞留時間を0.5時間とし、蒸留塔の底部から分岐した流路上で、計測装置にて、アセトアルデヒドおよびラクトニトリルのモル濃度を自動計測した。
 なお、前記計測装置には、紫外線吸光光度計および屈折率計によって出力されたアセトアルデヒドおよびラクトニトリルのモル濃度に対応して蒸留温度を自動で調整できる制御装置をオンラインで結合させた。
 前記自動計測した結果に基づいて、蒸留塔の底部のラクトニトリル含有液のラクトニトリル濃度が80質量%、アセトアルデヒド濃度が300質量ppm以下になるように、前記制御装置が蒸留温度を40℃±2.5℃の範囲で微調整した。
 蒸留により得られたラクトニトリル含有液中のアセトアルデヒド含量は、200質量ppm±10質量ppmの範囲であり、ラクトニトリルの濃度は80質量%±0.25質量%の範囲であった。なお、反応液のシアン化水素の転化率は100.0%であったことから、蒸留後の溶液にはシアン化水素は含まれていない。
[比較例1]
 反応器から抜き出した反応液の一部について、アセトアルデヒドの濃度計測およびラクトニトリルの濃度計測を行わず、前記濃度に基づくアセトアルデヒドおよびシアン化水素の供給量の制御を行わなかった以外は実施例1と同様に反応を行った。
 その結果、反応開始から10時間目でのアセトアルデヒドの転化率は99.0%、シアン化水素の転化率は100.0%、ラクトニトリルの収率は、供給アセトアルデヒド量に対して98.9%、供給シアン化水素量に対して100.0%であった。
 更に20時間目でのアセトアルデヒドの転化率は98.1%、シアン化水素の転化率は100%、ラクトニトリルの収率は、供給アセトアルデヒド量に対して97.2%、供給シアン化水素量に対して99.6%であった。
 そして、30時間目でのアセトアルデヒドの転化率は97.0%、シアン化水素の転化率は100.0%、ラクトニトリルの収率は、供給アセトアルデヒド量に対して95.2%、供給シアン化水素量に対して99.1%であった。結果を表1にまとめた。
 よって、アセトアルデヒドの転化率およびラクトニトリルの収率は安定せず、ラクトニトリルの収率は時間の経過とともに低下した。
 [実施例2]
 攪拌機および冷却器を備えたCSTR型の反応器(連続槽型反応器)に、アセトアルデヒド、シアン化水素を攪拌下でシアン化水素/アセトアルデヒドのモル比が1.01となるように、実施例1に記載の精製アセトアルデヒドとシアン化水素とを、各々の流量をコリオリ流量計にて測定し、ポンプで流量制御しながら供給した。反応器内の反応温度を15~20℃、5質量%の水酸化ナトリウム水溶液でpHを5~6に調整しながら、滞留時間が3時間になるように、反応液を抜き出しながら反応を行った。
 前記反応液の抜き出しは、反応器の底部から分岐した流路上で行った。計測装置を用いて、抜き出した反応液のシアン化水素およびラクトニトリルのモル濃度を自動計測した。
 なお、前記計測装置には、シアン計および屈折率計によって出力されたシアン化水素およびラクトニトリルのモル濃度に対応してアセトアルデヒドおよびシアン化水素の供給量を自動で調整できる制御装置をオンラインで結合させた。
 シアン化水素のモル濃度およびラクトニトリルのモル濃度に基づき、シアン化水素およびアセトアルデヒドの供給量を制御し、シアン化水素/ラクトニトリル(モル比)=0.01となるように調整した。
 その結果、反応開始から10時間目でのシアン化水素の転化率は99.0%、アセトアルデヒドの転化率は100.0%、ラクトニトリルの収率は、供給シアン化水素量に対して98.9%、供給アセトアルデヒドに対して100.0%であった。
 更に20時間目でのシアン化水素の転化率は99.0%、アセトアルデヒドの転化率は100.0%、ラクトニトリルの収率は、供給シアン化水素量に対して98.9%、供給アセトアルデヒド量に対して100.0%であった。
 そして、30時間目でのシアン化水素の転化率は99.0%、アセトアルデヒドの転化率は100.0%、ラクトニトリルの収率は、供給シアン化水素量に対して98.9%、供給アセトアルデヒド量に対して100.0%であった。結果を表2にまとめた。
 よって、シアン化水素の転化率、アセトアルデヒドの転化率およびラクトニトリルの収率は常に安定し、ラクトニトリルの収率は高かった。
 [比較例2]
 抜き出した反応液の一部について、シアン化水素の濃度計測およびラクトニトリルの濃度計測を行わず、前記濃度に基づくシアン化水素の供給量の制御を行わなかった以外は実施例2と同様に反応を行った。
 その結果、反応開始から10時間目でのシアン化水素の転化率は98.9%、アセトアルデヒドの転化率は100.0%、ラクトニトリルの収率は、供給シアン化水素量に対して98.6%、供給アセトアルデヒドに対して100.0%であった。
 更に20時間目でのシアン化水素の転化率は98.0%、アセトアルデヒドの転化率は100.0%、ラクトニトリルの収率は、供給シアン化水素量に対して97.0%、供給アセトアルデヒド量に対して99.6%であった。
 そして、30時間目でのシアン化水素の転化率は96.9%、アセトアルデヒドの転化率は100%、ラクトニトリルの収率は、供給シアン化水素量に対して95.0%、供給アセトアルデヒド量に対して98.9%であった。結果を表2にまとめた。
 よって、シアン化水素の転化率およびラクトニトリルの収率は安定せず、ラクトニトリルの収率は時間の経過とともに低下した。
[比較例3]
 実施例1において、蒸留塔中のアセトアルデヒドおよびラクトニトリルのモル濃度を計測せずに、蒸留温度、蒸留圧力および滞留時間の制御のみで前記蒸留を制御した以外は実施例1と同様にしてラクトニトリル含有液を製造した。
 得られたラクトニトリル含有液中のアセトアルデヒド含量は、840質量ppm±200質量ppmであり、ラクトニトリルの濃度は75質量%±5質量%であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002

Claims (7)

  1.  式(A)で表される原料カルボニル化合物と式(B)で表される原料シアン化剤とを反応させて、シアノヒドリン含有液を連続的に得る際に用いられる装置であって、
     前記装置が、
     原料カルボニル化合物と原料シアン化剤との反応液に含まれるカルボニル化合物の濃度を計測するための紫外線吸光光度計、および前記カルボニル化合物と前記シアノヒドリンとの合計濃度を計測するための屈折率計を有し、前記紫外線吸光光度計から得られた前記カルボニル化合物の濃度、および、前記屈折率計から得られた前記カルボニル化合物と前記シアノヒドリンとの合計濃度から、前記シアノヒドリンの濃度を算出するプログラムを有するか、
     原料カルボニル化合物と原料シアン化剤との反応液に含まれるシアン化剤の濃度を計測するためのシアン計、および前記シアン化剤と前記シアノヒドリンとの合計濃度を計測するための屈折率計を有し、前記シアン計から得られた前記シアン化剤の濃度、および、前記屈折率計から得られた前記シアン化剤と前記シアノヒドリンとの合計濃度から、前記シアノヒドリンの濃度を算出するプログラムを有するか、または、
     原料カルボニル化合物と原料シアン化剤との反応液に含まれるカルボニル化合物の濃度を計測するための紫外線吸光光度計、シアン化剤の濃度を計測するためのシアン計、および前記カルボニル化合物と前記シアン化剤と前記シアノヒドリンとの合計濃度を計測するための屈折率計を有し、前記紫外線吸光光度計から得られた前記カルボニル化合物の濃度、前記シアン計から得られた前記シアン化剤の濃度、および、前記屈折率計から得られた前記カルボニル化合物と前記シアン化剤と前記シアノヒドリンとの合計濃度から、前記シアノヒドリンの濃度を算出するプログラムを有する、計測装置。
      R1COR2 ・・・式(A)
     式(A)において、R1およびR2はそれぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、複素環基、またはこれらの基の一部が置換基で置換された基である。
      M(CN)n ・・・式(B)
     式(B)において、Mは、水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属、鉄、銅、または亜鉛であり、nはMの価数である。
  2.  反応液の自動計測機能を有する、請求項1に記載の計測装置。
  3.  原料カルボニル化合物および原料シアン化合物を反応系に供給する供給部と、
     供給された原料を反応させシアノヒドリンを含む反応液を得る反応器と、
     請求項1または2に記載の計測装置と
     を有する、シアノヒドリン含有液の製造装置。
  4.  前記計測装置が、前記反応器内、または、前記反応器から分岐した流路上に設けられ、反応器中の反応液を計測しており、
     前記計測装置での結果に基づいて、原料カルボニル化合物および原料シアン化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物の反応系への供給量を制御する制御部を有する、
     請求項3に記載のシアノヒドリン含有液の製造装置。
  5.  さらに、前記反応器で得られた反応液を蒸留する蒸留装置を有し、
     前記計測装置が、前記蒸留装置内、または、前記蒸留装置から分岐した流路上に設けられ、前記蒸留装置中の反応液を計測しており、
     前記計測装置での結果に基づいて、蒸留条件を制御する制御部を有する、
     請求項3に記載のシアノヒドリン含有液の製造装置。
  6.  原料カルボニル化合物および原料シアン化合物を反応系に供給する供給部と、
     供給された原料を反応させシアノヒドリンを含む反応液を得る反応器と、
     前記反応器で得られた反応液を蒸留する蒸留装置と、
     請求項1または2に記載の計測装置を少なくとも2つ有し、
     さらに、
     前記計測装置の少なくとも1つが、前記反応器内、または、前記反応器から分岐した流路上に設けられ、反応器中の反応液を計測し、前記計測装置での結果に基づいて、原料カルボニル化合物および原料シアン化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物の反応系への供給量を制御する制御部1と、
     前記計測装置の少なくとも1つが、前記蒸留装置内、または、前記蒸留装置から分岐した流路上に設けられ、前記蒸留装置中の反応液を計測し、前記計測装置での結果に基づいて、蒸留条件を制御する制御部2と
    を有するシアノヒドリン含有液の製造装置。
  7.  式(A)で表される原料カルボニル化合物と式(B)で表される原料シアン化剤とを反応させて、シアノヒドリン含有液を連続的に得る際に用いられる計測方法であって、
     前記原料カルボニル化合物と前記原料シアン化剤との反応液において、シアン化剤の濃度が0とみなされる場合には、紫外線吸光光度計で計測されたカルボニル化合物の濃度および屈折率計で計測されたカルボニル化合物とシアノヒドリンとの合計濃度とからシアノヒドリンの濃度を算出し、
     前記原料カルボニル化合物と前記原料シアン化剤との反応液において、カルボニル化合物の濃度が0とみなされる場合には、シアン計で計測されたシアン化剤の濃度および屈折率計で計測されたシアン化剤とシアノヒドリンとの合計濃度とからシアノヒドリンの濃度を算出し、
     前記原料カルボニル化合物と前記原料シアン化剤との反応液において、カルボニル化合物の濃度およびシアン化剤の濃度が共に0とみなされない場合には、紫外線吸光光度計で計測されたカルボニル化合物の濃度、シアン計で計測されたシアン化剤の濃度および屈折率計で計測されたカルボニル化合物とシアン化剤とシアノヒドリンとの合計濃度とからシアノヒドリンの濃度を算出する計測方法。
      R1COR2 ・・・式(A)
     式(A)において、R1およびR2はそれぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、複素環基、またはこれらの基の一部が置換基で置換された基である。
      M(CN)n ・・・式(B)
     式(B)において、Mは、水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属、鉄、銅、または亜鉛であり、nはMの価数である。
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