JPH0729977B2 - メタクリル酸の精製方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はメタクリル酸の新規な精製法に関する。さらに
詳しくはイソブチレン、第３級ブタノール、メタクロレ
インまたはイソブチルアルデヒドの気相接触酸化反応に
よってメタクリル酸を製造するプロセスにおいて、酸化
反応器から出たメタクリル酸含有ガスを冷却して得られ
るメタクリル酸水溶液から高純度でかつ高品質のメタク
リル酸を得るための精製方法に関する。

〔従来の技術と問題点〕

イソブチレン、第３級ブタノール、メタクロレインまた
はイソブチルアルデヒドを水蒸気の存在下に分子状酸素
で一段または二段の反応で接触酸化して得られる反応ガ
ス中には目的物のメタクリル酸のほかに、たとえばギ
酸、酢酸、プロピオン酸、マレイン酸、シトラコン酸、
安息香酸、トルイル酸、テレフタル酸等のカルボン酸類
やホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンア
ルデヒド、メタクロレイン、ベンズアルデヒド、トルア
ルデヒド、フルフラール等のアルデヒド類が副生物とし
て含まれる。これらの不純物の大部分は抽出や蒸留等の
通常の精製手段により高純度の製品とすることができ
る。しかし微量に含まれる不純物を除去することは難し
く、たとえばマレイン酸やシトラコン酸およびアルデヒ
ド類を完全に除去することは困難である。特にアルデヒ
ド類が含まれる場合は、紫外部領域に吸収がみられ、重
合反応時に重合が抑制されて長い反応時間を要したり、
得られたポリマーが着色をきたす等の不都合な現象をひ
き起すことが多く好ましくない。

メタクリル酸中に含まれるアルデヒド類の除去方法とし
ては、ヒドラジン、エチレンジアミン、アニリン、ポリ
アミン等のアミン類（特開昭49−51217、同52−2301
7）、エチレングリコール（特開昭58−128336）、重亜
流酸塩（特開昭59−44337、同59−44338、同59−9302
7、同60−25244）、メルカプタン類（特開昭60−663
5）、レゾルシン、ピロガロール、α−ナフトール（特
開昭60−130546）等を添加する方法が夫々知られてい
る。しかしながら、アミン類はアルデヒド除去効果が充
分でなく処理後の蒸留工程で重合を起こし易い。グリコ
ール、重亜硫酸塩、メルカプタン類も除去効果が弱く、
多量に添加する必要があり、添加物質によるメタクリル
酸の二次汚染や反応損失の原因となる。またレゾルシン
等のフエノール類は、硫酸、塩酸等の強酸性物質の共存
下においてはじめて除去効果が発揮されるものであり、
操作が煩雑化すると共に実装置においては高級な設備材
質を選定使用する必要がある。

〔問題を解決するための手段〕

本発明者らは上記した問題点を解決し、メタクリル酸中
に含まれる微量のマレイン酸やアルデヒド類を簡便かつ
有効に除去する方法について研究した結果、メタアミノ
フエノールおよびメタフェニレンジアミンがこれら不純
物の除去に卓越した効果を発揮することを見出し、本発
明を完成した。すなわち本発明は、イソブチレン、第３
級ブタノール、メタクロレインまたはイソブチルアルデ
ヒドの気相接触酸化反応によってメタクリル酸を製造す
るに際し、該反応によって得られる粗メタクリル酸をメ
タアミノフェノールおよび／またはメタフェニレンジア
ミンと接触処理したのち蒸留精製することを特徴とする
メタクリル酸の精製方法を提供するものである。

〔発明の具体的説明〕

メタクリル酸は、通常、イソブチレン、第３級ブタノー
ル、メタクロレインまたはイソブチルアルデヒドを一段
ないしは二段の触媒層によって接触酸化して得られる。
このような方法において、メタクリル酸は反応生成ガス
を冷却凝集補集したメタクリル酸を含む水溶液から溶剤
抽出した後、抽出溶剤分離工程、軽沸点物分離工程およ
び重質物分離工程の蒸留操作を経て精製される。

本発明の方法において処理される粗メタクリル酸として
は、上記工程のどの部分のものでもよく、メタクリル酸
水溶液、メタクリル酸含有抽出液、抽出溶剤分離後のメ
タクリル酸、軽沸点物分離後のメタクリル酸あるいは重
質物分離後のメタクリル酸等のいずれも適用できるが、
最小量の添加物により最大の除去効果を得るためには、
軽沸点物分離後、即ち、抽出溶剤を分離後、酢酸、アク
リル酸、プロピオン酸およびイソ酪酸等の低沸点成分を
除去した後のメタクリル酸またはその後引続きマレイン
酸の一部、重合禁止剤、ポリマー、その他高沸点成分を
缶出液として分離した後の最終精密蒸留に付されるメタ
クリル酸に対して適用することが望ましい。本発明の方
法はまたメタクリル酸とメタノールとから陽イオン交換
樹脂によってメタクリル酸メチルを製造する工程におい
て回収される未反応のメタクリル酸に対しても適用する
ことができる。

本発明において使用するメタアミノフェノールおよび／
またはメタフェニレンジアミンの量は、メタクリル酸中
に含まれる不飽和二塩基酸にもとずくカルボン酸基およ
びアルデヒド基に対して等モル以上、好ましくは２倍モ
ル以上、特に好ましくは３倍モル以上である。メタクリ
ル酸製造工程における実液中の微量の多成分の不純物を
厳密に分析することは困難であり、また本発明を適用す
るメタクリル酸がどのような分離精製工程を経てきたか
によっても異なるが通常は定量可能な不飽和二塩基酸に
もとずくカルボン酸基およびアルデヒド基に対して３〜
10倍モルの範囲で使用される。

メタアミノフェノールおよび／またはメタフェニレンジ
アミンとメタクリル酸との接触処理は常温下で両者を混
合するだけでもよいが、反応処理を短時間に完結させる
ために50〜100℃の温度範囲に加熱することが好まし
い。接触処理時間は通常１〜60分でよいが、通常メタア
ミノフェノールおよび／またはメタフェニレンジアミン
を加えたメタクリル酸は続く蒸留工程において加熱され
るため、特別な加温処理を省略することもできる。たと
えばメタアミノフェノールおよび／またはメタフェニレ
ンジアミンをメタクリル酸蒸留塔の供給液、缶液または
塔内へ所定量添加するだけの簡便な操作で実施すること
も可能である。

〔発明の効果〕

本発明の方法により温和な条件下に極めて簡便な操作で
メタクリル酸中に含まれるマレイン酸やアルデヒド類を
効率よく除去することが可能となった。また得られる高
純度メタクリル酸には着色もなく、ポリマーの製造にお
いても重合挙動の異常現象は認められない。

〔実施例〕

実施例１ 高純度メタクリル酸に不純物としてフルフラール、ベン
ズアルデヒドおよびパラトルアルデヒドを各々10ppmと
マレイン酸100ppmを添加し、第１表に示す試薬を所定量
添加し80℃で２時間加熱処理したのち不純物を分析し、
各々の除去率を算出した、猶、表中の実験番号１〜５は
本発明例であり、実験番号６〜15は比較例である。な
お、フルフラール、ベンズアルデヒドおよびパラトルア
ルデヒドについては反応液を中和したのちガスクロマト
グラフで分析し、マレイン酸については液クロマトグラ
フで分析した。

蒸留時の重合性： 第１表において酸触媒を使用しなくても除去効率の良か
った実験番号１〜６についてハイドロキノン500ppmを添
加し、常法に従ってばっち蒸留した（塔頂温度95℃、圧
力60mmHg）結果、実験番号１〜５は蒸留時の重合トラブ
ルもなく、留出メタクリル酸中には不純物が検出されな
かったが、実験番号６については重合体の生成が顕著に
認められ安定に蒸留することができなかった。

実施例２ イソブチレンを気相接触酸化し、留出物を冷却凝集捕集
し、得られたメタクリル酸水溶液を沈降濾過して副生す
る固型分を分離し、次いでヘキサンでメタクリル酸を抽
出した。この抽出液よりヘキサンおよび低沸点成分を蒸
留除去して第２表に示す粗メタクリル酸を得た。粗メタ
クリル酸中のマレイン酸に基づくカルボキシル基および
フルフラール、ベンズアルデヒドに基づくアルデヒド基
の合計量に対して７倍モルのメタアミノフェノールまた
はメタフェニレンジアミンを加え、同一条件下で単蒸留
を行ない留出したメタクリル酸中の不純物含有量を同じ
第２表に示した。マレイン酸およびフルフラールについ
てはほぼ100％、ベンズアルデヒドについても97％以上
が除去されることが認められた。

蒸留メタクリル酸の着色： 第２表には蒸留メタクリル酸の吸光度（10mmのガラスセ
ルを使用し、350nmの−log Tを測定）を示した。メタア
ミノフェノールおよびメタフェニレンジアミン処理によ
り夫々着色が大巾に改良されたことを示している。

実施例３ 第３級ブタノールを気相接触酸化し、実施例２と同様に
してメタクリル酸抽出液を得た。この抽出液から抽出溶
剤を蒸留除去した粗メタクリル酸中には、マレイン酸40
ppm、フルフラール130ppm、ベンズアルデヒド160ppmが
含まれていた。この粗メタクリル酸10kgにメタフェニレ
ンジアミン10gを加え、減圧蒸留して低沸点成分を除去
し缶液9kgを得た。缶液はわずかに固型物を析出したの
でこれを濾別したのち、段数20段のオールダショウカラ
ムで還流比0.5で連続蒸留し、製品メタクリル酸7.8kgを
得た。この製品中に含まれる上記不純物量は夫々、ガス
クロマトグラフおよび液クロマトグラフの検出限界値以
下であった。一方、添加物を加えることなく同一の処理
を行なって得たメタクリル酸中には、マレイン酸20pp
m、フルフラール100ppm、ベンズアルデヒド120ppmが残
存していた。

実施例４ 実施例３と同様の方法で得られたメタクリル酸で、マレ
イン酸40ppm、フルフラール140ppm、ベンズアルデヒド1
65ppmを含む粗メタクリル酸10kgにメタアミノフェノー
ル及びメタフェニレンジアミンを各々5g加え、減圧蒸留
して低沸点成分を除去し、缶液8.9kgを得た。この缶液
を実施例３と同様の処理をして製品メタクリル酸7.7kg
を得た。この製品中に含まれる上記不純物は検出限界以
下であった。

実施例５ （メタクリル酸を含む水溶液に適用した場合） 実施例２と同様の方法で得られたメタクリル酸水溶液を
沈降濾過して、副生する固型分を分離した。得られたメ
タクリル酸の水溶液はマレイン酸0.3％、フルフラール3
00ppm、ベンズアルデヒド170ppmを含み、この液に上記
不純物の合計量に対し５倍モルのメタアミノフェノール
を加え80℃で２時間加熱処理したのち不純物を分析し、
各々の除去率を算出したところマレイン酸、フルフラー
ルおよびベンズアルデヒドについて各々80％、100％、8
5％であった。

実施例６ （メタクリル酸抽出液に適用した場合） 実施例２と同様の方法で得られたメタクリル酸水溶液を
沈降濾過して副生する固型分を分離したのちヘプタンで
メタクリル酸を抽出した。このメタクリル酸の抽出液中
にはマレイン酸に基づくカルボキシル基およびフルフラ
ール、ベンズアルデヒドに基づくアルデヒド基の合計量
が各々290ppm、300ppmが含まれていた。この抽出液200g
に対しメタフェニレンジアミン1.0gを加え、50℃で60分
加熱処理を行なった。この液中の前記アルデヒド基及び
カルボキシル基の残存量は各々0ppmおよび3ppmであっ
た。

実施例７ （高沸点物分離後に適用した場合） イソブチレンを気相接触酸化し、冷却凝縮捕集して得ら
れたメタクリル酸水溶液を沈降濾過して副生する固型分
を分離したのちヘキサンでメタクリル酸を抽出した。こ
の抽出液よりヘキサンおよび低沸点成分を蒸留除去した
後、段数20段のオールダショウカラムで還流比0.5で連
続蒸留し、メタクリル酸を高沸点成分から分離した。こ
のメタクリル酸中にはマレイン酸50ppm、フルフラール3
0ppm、ベンズアルデヒド50ppmが含まれているので、こ
れにメタアミノフェノール６倍モルを加え同一条件下で
単蒸留をして上記不純物が検出限界以下の製品メタクリ
ル酸を得た。

実施例８ （エステル化後の未反応メタクリル酸に適用した場合） 実施例２と同様の方法で得られたメタクリル酸の水溶液
から固型分の分離、溶剤抽出、溶剤および低沸点成分の
分離および高沸点成分の分離をして得られたメタクリル
酸をメタノールで陽イオン交換樹脂によってエステル化
した後、減圧蒸留にてメタクリル酸メチル及び低沸点成
分を留去して得られた未反応メタクリル酸が主成分であ
る缶残液（マレイン酸10ppm、フルフラール10ppm、ベン
ズアルデヒド20ppm）にメタアミノフェノール５倍モル
を加え同一条件下で単蒸留して上記不純物が検出限界以
下の製品メタクリル酸を得た。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 越部 実 大阪府堺市新桧尾台１−３−16 (72)発明者 瀬崎 義広 大阪府和泉市弥生町３−２−12−302

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】イソブチレン、第３級ブタノール、メタク
   ロレインまたはイソブチルアルデヒドの気相接触酸化反
   応によってメタクリル酸を製造するに際し、該反応によ
   って得られる粗メタクリル酸とメタアミノフェノールお
   よび／またはメタフェニレンジアミンとを接触処理した
   のち蒸留精製することを特徴とするメタクリル酸の精製
   方法。