JPH07278045A - メタクリル酸の改良された精製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、側反応による反応器中におけるイ
ソ酪酸の損失と、重合による分別カラム中におけるメタ
クリル酸の損失を減少させて、全収率をより高くし、コ
ストをより低くするのに有効な方法の提供を目的とす
る。 【構成】 分別蒸留と溶融結晶化工程を合わせた、９８
％を超える純度のα，β−不飽和Ｃ₃ 〜Ｃ₆ カルボン酸
の製造方法が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（発明の背景）メタクリル酸を製造する一
つの方法は、プロピレンを接触カルボニル化してイソ酪
酸を調製し、次に部分的酸化脱水素によってメタクリル
酸を得る方法である。この方法からの粗生成物は、水、
イソ酪酸、メタクリル酸及び他の成分を含む混合物であ
る。水は、共沸蒸留を行うか、又は溶媒抽出を行って次
に蒸留して抽出溶媒を除去して無水混合物を得るという
方法を用いて除去される。メタクリル酸は、通常は、蒸
留又は結晶化法を用いて無水混合物から分離される。蒸
留を包含する分離においては、メタクリル酸及びイソ酪
酸の物理的及び化学的特性が類似しているために、通常
は、高い生成物純度を得るためには多数の理論段ととも
に高い還流比が必要とされる。更に、分離法として蒸留
を用いると、メタクリル酸が蒸留中に重合する傾向があ
るために工程が複雑になる。

【０００２】結晶化法を分離において用いる場合には、
イソ酪酸の低い融点と、イソ酪酸／メタクリル酸混合物
の低い共融点のために、極めて低い結晶化温度を用いる
必要がある。このような温度のために、結晶化法は経済
的に実施するのが困難である。

【０００３】特開昭６２−１４５０４４号においては、
抽出溶媒を除去し、高沸点及び低沸点不純物の両方を除
去して精製するために少なくとも四つの分離蒸留塔と抽
出カラムを用いて精製メタクリル酸を得る蒸留方法が記
載されている。特開昭５２−７９１７号においては、粗
生成物をまず蒸留して水よりも低い沸点を有する物質を
除去した後、炭化水素溶媒で抽出してメタクリル酸及び
関連する物質を除去するという、イソ酪酸の気相脱水素
の粗水性生成物からメタクリル酸を分離するための方法
が記載されている。炭化水素溶媒、メタクリル酸及び関
連する物質の溶液を、段階的に蒸留して、まず残留水を
除去し、次に炭化水素溶媒を除去する。この方法によれ
ば、メタクリル酸が約９７重量％であるメタクリル酸生
成物組成物が得られる。

【０００４】米国特許第４，７８０，５６８号において
は、３〜６の等価のステージと、１以上のステージを有
する第２の回収セクションを有する段階結晶化分離ユニ
ットを用いて、メタクリル酸、イソ酪酸及び他の不純物
の無水混合物を精製する方法が記載されている。この方
法は、極めて低い結晶化温度を必要とする。ロシア国特
許第６３９，８５８号においては、低温の向流結晶化方
法を用いてアクリル酸及びメタクリル酸を精製する方法
が記載されている。Ｎ．ＷｙｎｎのＣｈｅｍｉｃａｌ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ，８８
（３），５２−６０（１９９２）においては、生成物の
純度を向上させるために蒸留と結晶化とを一緒に用いる
ことが記載されている。蒸留を用いて不純物の大半を除
去した後、溶融結晶化によって最終的な高純度の生成物
を得る。

【０００５】これらの公知の方法はしばしば高コスト
で、制御が困難であり、及び／又はしばしば所望されて
いるよりも低い純度を生成物を与えるので、イソ酪酸を
含む混合物からメタクリル酸を効率的に且つ経済的に分
離する改良された方法に対する必要性が継続して存在し
ている。

【０００６】（発明の概要）本発明は、α，β−不飽和
Ｃ₃ 〜Ｃ₆ カルボン酸とその飽和同族体の混合物から
α，β−Ｃ₃ 〜Ｃ₆ 不飽和カルボン酸を分離する方法で
あって、分別蒸留と溶融結晶化法とを組合せ、高い割合
で物質を再循環する方法である。「高い割合」とは、再
循環される物質の量が、生成物として工程から取出され
る物質よりも、少なくとも１．５倍であることを意味す
る。分別蒸留によって二つの工程流が得られる。一つ
は、飽和カルボン酸に対するα，β−不飽和カルボン酸
の比が重量比で約０．１である塔頂工程流であり、もう
一つは、この比が約１５である塔底工程流である。塔底
流は溶融結晶化器に供給されて、二つの更なる流れが得
られる。すなわち、高純度（９８重量％を超える）の
α，β−不飽和カルボン酸の生成物流と、約８０重量％
のα，β−不飽和カルボン酸と２０重量％の飽和カルボ
ン酸との残渣流である。分別蒸留カラムからの塔頂流は
反応器に再循環され、結晶化器残渣流は分別カラムに再
循環される。

【０００７】また、工程を逆にして、溶融結晶化を最初
に用いて純粋なα，β−不飽和カルボン酸を単離するよ
うにすることができる。次に、溶融結晶化器塔底流を分
別蒸留して、反応器に再循環するための飽和カルボン酸
に富む流れと、結晶化器に戻すα，β−不飽和カルボン
酸に富む再循環流を得る。

【０００８】（詳細な説明）本発明の一態様は、９８重
量％を越える純度のα，β−不飽和Ｃ₃ 〜Ｃ₆ カルボン
酸を製造する方法であって、 （ａ）Ｃ₃ 〜Ｃ₆ 飽和カルボン酸を反応器内で酸化脱水
素して、α，β−不飽和Ｃ₃ 〜Ｃ₆ カルボン酸及び飽和
カルボン酸を含み、飽和カルボン酸に対するα，β−不
飽和カルボン酸の重量比が約０．２を越える第１の生成
物流を調製し； （ｂ）第１の生成物流を蒸留ユニット内で分別蒸留し
て、（１）飽和カルボン酸に対するα，β−不飽和カル
ボン酸の比が第１の生成物流よりも小さく、好ましくは
０．５未満、最も好ましくは０．１未満である塔頂流
と、（２）飽和カルボン酸に対するα，β−不飽和カル
ボン酸の比が約５〜約２００、好ましくは約９よりも大
きい塔底流とを調製し； （ｃ）塔頂流を反応器中に供給し； （ｄ）塔底流を結晶化ユニット中で溶融結晶化して、
（１）α，β−不飽和カルボン酸を含み、α，β−不飽
和カルボン酸含有率が第２の生成物流の約９０重量％を
超え、好ましくは９８重量％を超える第２の生成物と、
（２）母液流とを調製し； （ｅ）母液流を蒸留ユニット中に供給し； （ｆ）第２の生成物流を、所望の、好ましくは９９．９
重量％を超えるα，β−不飽和カルボン酸含有率の最終
生成物流を得るのに十分な段階数、溶融結晶化し； （ｇ）工程ｆの繰り返し溶融結晶化段階からの最終母液
を、蒸留ユニット中に供給する；工程を含む方法であ
る。

【０００９】この方法は、α，β−不飽和カルボン酸及
び飽和カルボン酸の混合物を分離する方法、例えば、イ
ソ酪酸からメタクリル酸を分離する、プロピオン酸から
アクリル酸を分離する、ブタン酸からクロトン酸を分離
するなどの方法（但しこれらに限定されるものではな
い）において有用である。本方法は、特に、イソ酪酸か
らメタクリル酸を分離する方法及びプロピオン酸からア
クリル酸を分離する方法に適用することができる。なぜ
ならば、融点及び沸点などの物理的／化学的特性におけ
るこれらの物質の類似性のために、標準的な蒸留及び結
晶化法を用いては効率的な分離が困難であるからであ
る。

【００１０】イソ酪酸からのメタクリル酸の分離に例示
される本発明の一態様を図１に示す。図１の工程は、接
触脱水素反応器１からの第１の生成物流における飽和カ
ルボン酸に対するα，β−不飽和カルボン酸の比が約１
５未満である場合に好ましい。接触脱水素反応器からの
第１の生成物流は約４０％以下の水を含んでいてよい。
この流れは、ライン２を通して蒸留ユニット３に直接供
給することができ、あるいは、濾過、抽出、共沸蒸留又
は脱水のような中間工程を、ユニットに供給する前に行
ってもよい。蒸留ユニット３の構造は重要ではない。高
効率分別カラムが好ましい。２９〜３５５の還流比で２
５〜７０の理論段数を与える分別カラムが最も好まし
い。運転パラメータも重要ではない。しかしながら、蒸
留温度を最小にするためには、低圧、好ましくは１００
ｍｍＨｇ以下の圧力が好ましい。流れは、任意の適当な
点で分別カラムに供給することができる。しかしなが
ら、運転を最も効率的にするために、カラムの組成プロ
フィルを安定状態で決定し、供給流を、好ましくは、供
給流と安定状態のカラム組成が同等となる位置に供給す
べきである。蒸留によってイソ酪酸に富む塔頂流が得ら
れる。塔頂流中の残りの物質は、第１の生成物流中に存
在していたメタクリル酸と低沸点物質である。塔頂流
は、ライン４を通して接触脱水素反応器中に再循環さ
れ、通常は廃棄されるイソ酪酸が回収され、これにより
全体としての収率が向上し、コストがより低くなる。こ
の方法の他の有利性は、接触脱水素反応及び分別のいず
れも、得られるメタクリル酸の量を最大にし、得られる
イソ酪酸の量を最小にするような条件下で行う必要がな
いという点である。本発明は、側反応による反応器中に
おけるイソ酪酸の損失と、重合による分別カラム中にお
けるメタクリル酸の損失を減少させて、全収率をより高
くし、コストをより低くするのに有効である。なぜなら
ば、廃棄物がほとんどなく、したがって運転コストがよ
り低くなるからである。これは、これらの物質を反応器
に再循環するためである。

【００１１】少なくとも約９０重量％、好ましくは少な
くとも約９５重量％のメタクリル酸、約１０重量％以下
のイソ酪酸及び他の少量の高沸点不純物を含む蒸留ユニ
ット塔底流は、ライン５を通して溶融結晶化器６に供給
される。バッチタイプの結晶化器を用いることができる
が、図２に示すような、その操作を以下に説明する半連
続式多段階結晶化器又は同様の技術が好ましい。蒸留も
バッチ法で行うことができる。しかしながら、連続工程
が好ましく、安定状態での連続工程が最も好ましい。蒸
留ユニットが連続的に操作される場合で、結晶化ユニッ
トがバッチ又は半連続法で操作される場合には、蒸留ユ
ニット塔底流を受容する手段を設けなければならない。
これは、ライン５中に保持タンク、第２の結晶化ユニッ
ト又は同様の手段を設けることによって行うことができ
る。

【００１２】蒸留ユニットに連続的に供給流を与えるた
めに、保持タンク又は同様の手段を、結晶化ユニットか
らライン１０又は１１を通して蒸留ユニットに供給され
る母液流中に設けることができる。

【００１３】いくつかの場合においては、α，β−不飽
和カルボン酸の蒸気圧は飽和カルボン酸の蒸気圧よりも
大きくてもよい。このような場合には、蒸留ユニットか
らの蒸留流を結晶化ユニットに供給すると共に、塔底流
を接触脱水素反応器中に再循環する。プロピオン酸から
のアクリル酸の分離がこの方法を用いる場合である（実
施例１０参照）。

【００１４】図２は、本発明において用いることのでき
る、図１又は図３の溶融結晶化器６の典型的なフローダ
イアグラムである。分別カラム塔底流は、ライン２１
（図１におけるライン５及び図３におけるライン３２又
は３９と同一である）を通して溶融結晶化器採集タンク
２２中に供給され、ここで循環ポンプ２３によって流れ
がライン２４を通して結晶化チューブ２５に循環し、採
集タンク中に戻される。典型的な結晶化条件下において
は、流れの約５０〜７０重量％、好ましくは６０〜６５
重量％がチューブ壁上で結晶化される。チューブ壁の温
度は、冷却又は加熱された熱媒液２６を、結晶化チュー
ブの周りのジャケット２７を循環させることによって制
御されている。所望の結晶化温度は流れの組成によって
変化する。例えば、１〜１．５時間で混合物の６０重量
％を結晶化させるためには、メタクリル酸中の０．５重
量％のイソ酪酸の混合物は結晶化のために１４〜１５℃
の温度が必要であり、また６％の混合物は８℃の温度が
必要である。供給流を結晶化した後、母液を、ライン２
８（図１におけるライン１０及び図３におけるライン３
４と同一である）を通して系から除去し、分別カラムに
供給する。次に、熱媒液の温度を上昇させることによっ
て、結晶化された物質の約５重量％〜約５０重量％、好
ましくは１０〜１５重量％を、１〜２時間かけて再溶融
する。再溶融された物質（第２の母液流）は系から除去
され、母液と別々に又は一緒に、分別カラムに供給する
こともできる。最後に、好ましくは溶融して第２段階再
結晶のための採集タンク中で回収することによって結晶
質生成物が回収されるか、あるいは、ライン２８（図１
におけるライン７及び図３におけるライン３３と同一で
ある）を通して生成物として系から取出される。

【００１５】上記に記載した条件下においては、結晶化
器６は二つの流れを生成する。第１の流れは、９８重量
％を超える純粋なメタクリル酸を含み、ライン７（図
１）を通して回収される最終生成物流である。結晶化条
件、例えば結晶化及び再溶融温度並びに供給速度、更に
は再結晶化段階の数を変化させることによって、メタク
リル酸が９９．９９重量％を超える生成物を得ることが
できる。第２の流れは、約８０重量％を超えるメタクリ
ル酸及び約２０重量％以下のイソ酪酸、並びに他の少量
の高沸点不純物を含む最終母液流である。この母液流
は、ライン１０を通して第１の生成物流と併せて、混合
供給物としてライン１１を通して分別カラムに戻すこと
ができる。また、母液流と第１の生成物流とを別々に分
別カラムに供給することもできる。場合によっては、重
い不純物を除去するために、母液流をライン９を通して
パージする必要がある場合がある。本発明方法における
主たる有利性は、流れを母液流として再循環し、全ての
メタクリル酸を回収するので、溶融結晶化器を、カラム
の塔底流から最大量のメタクリル酸を除去するように設
定された条件下で操作する必要がないという点である。

【００１６】第１の生成物流における飽和カルボン酸に
対するα，β−不飽和カルボン酸の比が約１５を超える
場合には、図３に示す別の工程を用いることができる。
この態様においても、例として再びメタクリル酸を用い
て説明する。第１の生成物流を、ライン３２を通して溶
融結晶化器６に供給して、ライン３３を通して、実質的
に純粋なメタクリル酸（メタクリル酸約９８重量％以
上、好ましくはメタクリル酸約９９．９９重量％以上）
の最終生成物流を得る。少なくとも約８０重量％のメタ
クリル酸を含む結晶化器からの母液は、ライン３４を通
して分別カラム３中に供給される。分別カラムは、イソ
酪酸に富み、ライン３５を通して反応器１に供給される
塔頂流、及び、メタクリル酸約９５重量％と約５重量％
未満のイソ酪酸との混合物であり、ライン３６及び３７
を通して第１の生成物流と合わせられて混合流として溶
融結晶化器に戻されるか、又は溶融結晶化器に直接供給
される塔底流を与える。図１の工程と同様に、重い不純
物はライン３６及び３８を通して除去することができ
る。

【００１７】どちらの方法においても、分別カラム及び
溶融結晶化器のいずれも、それぞれのユニットにおい
て、生成物流からメタクリル酸の最大の分離を得るよう
な方法で別々に操作されるのではない。それぞれは、物
質の大半を再循環する二つの再循環流によって分別蒸留
と溶融結晶化とを組み合わせることによって、高純度
（約９９．９９重量％を超える）のα，β−不飽和カル
ボン酸を与え、極めて少量の廃棄物質しか生成せず、妥
当な温度及び圧力で操作されるような、新規な限定され
た方法で操作される。これによって経済的な低いコスト
の工程が得られる。

【００１８】本発明を例示するために以下の実施例を与
えるが、これらは発明の範囲を制限するものではない。
他に示さない限り、実施例におけるすべてのパーセント
は重量％として表される。

【００１９】（実施例）図２に示すような実験用溶融結
晶化器を用いて溶融結晶化を行った。分別蒸留の残りの
物質は、蒸留工程のシミュレーションを与えるためにＦ
ＬＯＷＴＲＡＮプログラム（モンサント社）を用いてコ
ンピュータ処理された安定状態シミュレーションから得
た。このプログラムは、Ｊ．Ｄ．Ｓｅａｄｅｒ， Ｗ．
Ｄ．Ｓｅｉｄｅｒ及びＡ．Ｃ．ＰａｕｌｓのＦＬＯＷＴ
ＲＡＮシミュレーション−イントロダクション，第２
版，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ：ＣＡＣＨＥ，１９７７に記載
されている。このシミュレーションにおいては、液体活
性係数（ｌｉｑｕｉｄ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｃｏｅｆｆ
ｉｃｉｅｎｔｓ）に関して理想溶液を想定した。液体フ
ガシティーに関してはＣｈａｏ−Ｓｅａｄｅｌ相関を想
定し、気体フガシティーに関しては理想気体を想定し
た。更に、液体及び気体フガシティーは、Ｅ．Ｓｅｂａ
ｓｔｉａｎｉ及びＬ．ＬａｃｑｕａｎｉｔｉのＣｈｅ
ｍ．Ｅｎｇ．Ｓｃｉ．，２２，１１５５（１９６７）に
記載されている方法によって気相中における有機酸会合
に関して補正した。

【００２０】（実施例１） 約０．５％のイソ酪酸を含むメタクリル酸の溶融結晶化
精製 氷メタクリル酸中に０．４９％のイソ酪酸（ｉＢｕＡ）
を含む溶液を三つに分割した。第１の部分は、約１時間
かけて実験用結晶化器に供給し、この間に、第１段階結
晶化のために温度を１４．８℃から１３．８℃に下げ
た。供給流の約６０％が結晶化した。次に、温度を１．
５時間かけて１４℃〜１６℃の範囲に上げて、結晶化し
た物質の１０％を再溶融させた。母液、再溶融物及び結
晶化した物質を、それぞれ別々に採取し、ｉＢｕＡ含有
率に関して分析した。第２及び第３の部分を同等の方法
で処理した。第１段階結晶化に関する代表的な結果を表
１に示す。メタクリル酸（ＭＡＡ）純度及び結晶化の効
率は、結晶化した物質中のｉＢｕＡ含有率をモニターす
ることによって決定した。

【００２１】

【表１】 第１段階結晶化 供給流 母液 再溶融物 結晶 No 重量(g)^a iBuA^b 重量(g) iBuA 重量(g) iBuA 重量(g) iBuA* 1 505.8 0.49% 189.0 1.094% 50.1 0.314% 260.3 0.0740% 2 501.1 0.49% 193.0 1.035% 49.0 0.370% 257.5 0.0815% 3 504.0 0.49% 192.1 1.095% 62.8 0.322% 249.2 0.0720% 計 1511.0 0.49% 574.1 1.075% 161.9 0.334% 767.0 0.0759% a=重量= グラムによる重量 b=iBuA= イソ酪酸 * ｉＢｕＡ含有率を基準、結晶は純度約９９．９３％の
ＭＡＡであった

【００２２】第１段階結晶化からの結晶化された部分を
合わせて、約１／３を実験用溶融結晶化器に供給し、第
２段階結晶化のために５０分間かけて温度を１７．０℃
から１６．１℃に下げた。供給流の約６４％が結晶化し
た。次に、温度を１５．７℃に保持して、結晶化した物
質の１０％を再溶融させた。再び、母液、再溶融物及び
結晶を別々に採取し、ｉＢｕＡ含有率に関して分析し
た。第２段階結晶化の代表的な結果を表２に示す。

【００２３】

【表２】第２段階結晶化 供給流 母液 再溶融物 結晶 重量(g)^a iBuA^b 重量(g) iBuA 重量(g) iBuA 重量(g) iBuA* 502.0 0.070% 182.0 0.181% 53.4 0.042% 260.0 0.0092% a=重量= グラムによる重量 b=iBuA= イソ酪酸 * ｉＢｕＡ含有率を基準、結晶は純度約９９．９９％の
ＭＡＡであった

【００２４】（実施例２） 約５％のイソ酪酸を含むメタクリル酸の溶融結晶化精製 実施例１の手順を用いて、ＭＡＡ中に約５．８％のｉＢ
ｕＡを含む溶液を実験用溶融結晶化器に供給し、約８０
分間かけて温度を１３．５℃から８℃に下げた。供給流
の約６２％が結晶化した。約４．７時間かけて温度を１
４．０℃に上昇させて、結晶化した物質の１０％を再溶
融した。母液、再溶融物及び結晶化した物質を、それぞ
れ別々に採取し、イソ酪酸含有率に関して分析した。こ
れらの分析の代表的な結果を表３に示す。

【００２５】

【表３】 供給流 母液 再溶融物 結晶 重量(g)^a iBuA^b 重量(g) iBuA 重量(g) iBuA 重量(g) iBuA* 501.1 5.675% 193.0 10.30% 51.7 5.44% 253.6 0.950% a=重量= グラムによる重量 b=iBuA= イソ酪酸 * ｉＢｕＡ含有率を基準、結晶は純度約９９．０５％の
ＭＡＡであった

【００２６】（実施例３） 約０．０５％のプロピオン酸を含むアクリル酸の溶融結
晶化精製 実施例１の手順を用いて、アクリル酸（ＡＡ）中に約
０．０５％のプロピオン酸（ＰＡ）を含む溶液を、四つ
のフラクションに分割した。それぞれのフラクション
を、約１０℃の温度で１９〜６８分間かけて実験用溶融
結晶化器に供給した。供給流の約４２％が結晶化した。
結晶化した物質の７〜２７％を４５〜２３２分間かけて
再溶融した。得られた母液、再溶融物及び結晶フラクシ
ョンを別々に合わせて、ＰＡ含有率に関して分析した。
これらの結晶化の代表的な結果を表４に示す。

【００２７】

【表４】 供給流 母液 再溶融物 結晶 重量(g)^a PA^b 重量(g) PA 重量(g) PA 重量(g) PA* 2600 0.047% 1287 0.07% 168.2 0.06% 1140 0.02% a=重量= グラムによる重量 b=PA= プロピオン酸 * ＰＡ含有率を基準、結晶は純度約９９．９８％のＡＡ
であった

【００２８】以下の実施例４〜１０及び比較例２に関し
ては、蒸留カラムデータを、上記に記載の安定状態プロ
セスシミュレータ（ＦＬＯＷＴＲＡＮ）を用いてシミュ
レートした。それぞれの流れに関するシミュレータイン
プットの詳細は各実施例において示している。溶融結晶
化（母液、再溶融物及び結晶の量及び純度）のデータ
は、上記の実施例１〜３において示された結果を用いて
外挿した。

【００２９】（比較例１）８０％のＭＡＡ及び２０％の
ｉＢｕＡを含む新しい供給流を溶融結晶化器に供給し
た。最終生成物の規格を、ｉＢｕＡが０．００５％であ
るように設定した。この規格を満たすためには、計算で
は４．６の結晶化段階が必要であった。しかし、最終母
液は７０．５９％のＭＡＡを含有し、再循環できなかっ
た。 （実施例４）８０％のＭＡＡ及び２０％のｉＢｕＡを含
む新規供給流を、溶融結晶化器からの母液と混合した。
一緒にされた流れは分別カラムに導入された。留出物の
規格をｉＢｕＡが９０％であるように設定し、塔底流の
規格をｉＢｕＡが０．５％であるように設定し、最終生
成物の規格を、ｉＢｕＡが０．００５％であるように設
定した。この規格を満たすためには、分別カラムにおけ
る必要な段（理論段）の数は、塔頂圧力が３０ｍｍＨｇ
と仮定して、４５（２３４の還流比）から５５（１０１
の還流比）とすることができる。結晶化段階の必要な数
は２．６である。表５に、これらの条件のそれぞれに関
して算出された物質バランスの詳細を示す。

【００３０】

【表５】 実施例４の物質バランス 成分 新規供給流 再循環流 混合流 留出物 塔底物 生成物 図1-Ref* 2 10 11 4 5 7 流れ(pph)** 100.00 137.90 237.90 22.22 215.68 77.78 MAA% 80.00 99.22 91.14 10.00 99.50 99.995 iBuA% 20.00 0.78 8.86 90.00 0.50 0.005 * 図１のプロセスフローラインの参照番号 **pph ＝１時間あたりのポンド数

【００３１】（実施例５）実施例５の規格は、塔底流に
おけるｉＢｕＡの規格が５．０％に上昇した他は実施例
４と同一であった。これらの規格を満たすためには、分
別カラムにおいて必要な段数は、塔頂圧力が３０ｍｍＨ
ｇと仮定して、３０（１９４の還流比）から４０（６１
の還流比）とすることができる。結晶化段階の必要な数
は３．８であった。表６に、これらの条件のそれぞれに
関して算出された物質バランスの詳細を示す。

【００３２】

【表６】 実施例５の物質バランス 成分 新規供給流 再循環流 混合流 留出物 塔底物 生成物 図1-Ref* 2 10 11 4 5 7 流れ(pph)** 100.00 281.37 381.37 22.22 359.16 77.78 MAA% 80.00 93.62 90.05 10.00 95.00 99.995 iBuA% 20.00 6.38 9.95 90.00 5.00 0.005 * 図１のプロセスフローラインの参照番号 **pph ＝１時間あたりのポンド数

【００３３】（実施例６）実施例６の規格は、塔底流に
おけるｉＢｕＡの規格が１０．０％に上昇した他は実施
例４と同一であった。これらの規格を満たすためには、
分別カラムにおいて必要な段数は、塔頂圧力が３０ｍｍ
Ｈｇと仮定して、２５（１９７の還流比）から３５（４
２の還流比）とすることができる。結晶化段階の必要な
数は４．２であった。表７に、これらの条件のそれぞれ
に関して算出された物質バランスの詳細を示す。

【００３４】

【表７】 実施例６の物質バランス 成分 新規供給流 再循環流 混合流 留出物 塔底物 生成物 図1-Ref* 2 10 11 4 5 7 流れ(pph)** 100.00 340.96 440.96 22.22 418.75 77.78 MAA% 80.00 87.72 85.97 10.00 90.00 99.995 iBuA% 20.00 12.28 14.03 90.00 10.00 0.005 * 図１のプロセスフローラインの参照番号 **pph ＝１時間あたりのポンド数

【００３５】（実施例７）実施例７の規格は、新規供給
流を、ＭＡＡが６０％でｉＢｕＡが４０％に設定した他
は実施例５と同一であった。これらの規格を満たすため
には、分別カラムにおいて必要な段数は、塔頂圧力が３
０ｍｍＨｇと仮定して、３０（１３６の還流比）から４
０（４０の還流比）とすることができる。結晶化段階の
必要な数は３．８であった。表８に、これらの条件のそ
れぞれに関して算出された物質バランスの詳細を示す。

【００３６】

【表８】 実施例７の物質バランス 成分 新規供給流 再循環流 混合流 留出物 塔底物 生成物 図1-Ref* 2 10 11 4 5 7 流れ(pph)** 100.00 200.98 300.98 44.44 256.54 55.56 MAA% 60.00 93.62 82.45 10.00 95.00 99.995 iBuA% 40.00 6.38 17.55 90.00 5.00 0.005 * 図１のプロセスフローラインの参照番号 **pph ＝１時間あたりのポンド数

【００３７】（実施例８）実施例８の規格は、新規供給
流におけるｉＢｕＡを１０．０％に下げた他は実施例７
と同一であった。これらの規格を満たすためには、分別
カラムにおいて必要な段数は、塔頂圧力が３０ｍｍＨｇ
と仮定して、３０（２３２の還流比）から４０（７９の
還流比）とすることができる。結晶化段階の必要な数は
３．８であった。表９に、これらの条件のそれぞれに関
して算出された物質バランスの詳細を示す。

【００３８】

【表９】 実施例８の物質バランス 成分 新規供給流 再循環流 混合流 留出物 塔底物 生成物 図1-Ref* 2 10 11 4 5 7 流れ(pph)** 100.00 321.57 421.57 11.11 410.46 88.89 MAA% 90.00 93.62 92.76 10.00 95.00 99.995 iBuA% 10.00 6.38 7.24 90.00 5.00 0.005 * 図１のプロセスフローラインの参照番号 **pph ＝１時間あたりのポンド数

【００３９】（実施例９）実施例９の規格は、新規供給
流におけるｉＢｕＡを５．０％に下げ、塔底流における
ｉＢｕＡを０．５％に下げた他は実施例７と同一であっ
た。更に、 図３の手順を用いた。これらの規格を満たす
ためには、分別カラムにおいて必要な段数は、塔頂圧力
が３０ｍｍＨｇと仮定して、４５（３５５の還流比）か
ら５５（１５７の還流比）とすることができる。結晶化
段階の必要な数は３．３であった。表１０に、これらの
条件のそれぞれに関して算出された物質バランスの詳細
を示す。

【００４０】

【表１０】 実施例９の物質バランス 成分 新規供給流 塔底流 混合流 留出物 母液 生成物 図3-Ref* 32 37 39 35 34 33 流れ(pph)** 100.00 247.58 347.58 5.55 253.13 94.45 MAA% 95.00 99.50 98.21 10.00 97.54 99.995 iBuA% 5.00 0.50 1.79 90.00 2.46 0.005 * 図３のプロセスフローラインの参照番号 **pph ＝１時間あたりのポンド数

【００４１】（実施例１０）８０％のＡＡ及び２０％の
ＰＡを含む新規供給流を、溶融結晶化器からの母液流と
混合した。一緒にした流れを分別カラムに供給した。留
出物の規格をＰＡが９％に設定し、塔底流の規格をＰＡ
が７０％に設定し、最終生成物の規格をＰＡが０．００
５％に設定した。これらの規格を満たすためには、分別
カラムにおける必要な段の数は、塔頂圧力が１ｍｍＨｇ
と仮定して、還流比２９で７０である。結晶化段階の必
要な数は１０．８であった。表１１に、算出された物質
バランスの詳細を示す。この場合においては、ＡＡはＰ
Ａよりも揮発性であるので、塔底流を反応器に再循環
し、留出物を結晶化器に供給した。

【００４２】

【表１１】 実施例１０の物質バランス 成分 新規供給流 再循環流 混合流 留出物 塔底物 生成物 図1-Ref* 2 10 11 5 4 7 流れ(pph)** 100.00 977.54 1077.54 1048.98 28.57 71.43 AA% 80.00 90.34 89.38 91.00 30.00 99.995 PA% 20.00 9.66 10.62 9.00 70.00 0.005 * 図１のプロセスフローラインの参照番号 **pph ＝１時間あたりのポンド数

【００４３】（比較例２）８０％のＭＡＡ及び２０％の
ｉＢｕＡを含む新規供給流を分別カラムに供給した。留
出物の規格をｉＢｕＡが９９％に、塔底流の規格をｉＢ
ｕＡが０．００５％に設定した。これらの規格を満たす
ためには、分別カラムにおける計算された段（理論段）
の数は、塔頂圧力が３０ｍｍＨｇと仮定して、還流比５
０．６で１５０である。

【００４４】これらの実施例は、安定状態において、再
循環される物質の量が、生成した生成物の量と比較して
高いことを示している。しかしながら、生成した生成物
は高い純度のものである。再循環された物質は失われ
ず、生成物又は脱水素化反応器へ戻される物質として回
収されるので、全体の工程は効率的なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施態様のフローダイヤグラム
である。

【図２】図２は実験溶融結晶化器のフローダイヤグラム
である。

【図３】図３は本発明の他の実施態様のフローダイヤグ
ラムである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・マイケル・メーソン アメリカ合衆国ペンシルバニア州19001、 ラズリン、ヒルソープ・アベニュー 2202 (72)発明者 リータ・カリナ・アプマシス アメリカ合衆国ニューヨーク州10027、ニ ューヨーク、リバーサイド・ドライブ 560、アパートメント＃７Ｂ

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ９８重量％を越える純度のα，β−不飽
   和Ｃ₃ 〜Ｃ₆ カルボン酸を製造する方法であって、 （ａ）飽和Ｃ₃ 〜Ｃ₆ カルボン酸を反応器内で酸化脱水
   素して、α，β−不飽和Ｃ₃ 〜Ｃ₆ カルボン酸及び飽和
   カルボン酸を含み、飽和カルボン酸に対するα，β−不
   飽和カルボン酸の比が約０．２を超える第１の生成物流
   を調製し； （ｂ）第１の生成物流を蒸留ユニット内で分別蒸留し
   て、（１）飽和カルボン酸に対するα，β−不飽和カル
   ボン酸の比が第１の生成物流よりも小さい塔頂流と、
   （２）飽和カルボン酸に対するα，β−不飽和カルボン
   酸の比が第１の生成物流よりも大きい塔底流とを調製
   し； （ｃ）塔頂流を反応器中に供給し； （ｄ）塔底流を結晶化ユニット中に供給し； （ｅ）結晶化ユニット中で塔底流を１回以上溶融結晶化
   して、（１）約９８重量％を超えるα，β−不飽和カル
   ボン酸を含む第２の生成物流と、（２）約８０重量％を
   超えるα，β−不飽和カルボン酸を含む１以上の母液流
   とを調製し、； （ｆ）１以上の母液流を蒸留ユニットに供給する、工程
   を含む方法。
2. 【請求項２】 （ａ）塔頂流における飽和カルボン酸に
   対するα，β−不飽和カルボン酸の比が約０．５未満で
   あり； （ｂ）塔底流における飽和カルボン酸に対するα，β−
   不飽和カルボン酸の比が約５を超える請求項１に記載の
   方法。
3. 【請求項３】 （ａ）塔頂流における飽和カルボン酸に
   対するα，β−不飽和カルボン酸の比が約０．１未満で
   あり； （ｂ）塔底流における飽和カルボン酸に対するα，β−
   不飽和カルボン酸の比が約９を超える請求項１に記載の
   方法。
4. 【請求項４】 溶融結晶化工程が、 （ｉ）塔底流の約５０重量％〜約７０重量％を結晶化
   し； （ｉｉ）母液流を分離し； （ｉｉｉ）結晶の約５重量％〜約５０重量％を溶融して
   第２の母液流を調製し； （ｉｖ）第２の母液流を残りの結晶から分離し； （ｖ）任意に、残りの結晶を溶融して、溶融した残りの
   結晶を塔底流の代わりに用いて、残りの結晶中で９８重
   量％を超えるα，β−不飽和カルボン酸を得るのに十分
   な回数工程ｉ〜ｉｖを繰り返す；工程を含む請求項１に
   記載の方法。
5. 【請求項５】 飽和カルボン酸が、プロピオン酸、ブタ
   ン酸及びイソ酪酸から選択される請求項１に記載の方
   法。
6. 【請求項６】 飽和カルボン酸がイソ酪酸である請求項
   ５に記載の方法。
7. 【請求項７】 母液及び第２の母液を、分別蒸留カラム
   に供給する前に混合する請求項４に記載の方法。
8. 【請求項８】 第１の生成物流を、分別蒸留の前に脱水
   する請求項１に記載の方法。
9. 【請求項９】 第２の生成物流のα，β−不飽和カルボ
   ン酸含有率が約９９．９重量％を超える請求項１に記載
   の方法。
10. 【請求項１０】 約９８重量％を越える純度のα，β−
    不飽和Ｃ₃ 〜Ｃ₆ カルボン酸を製造する方法であって、 （ａ）飽和Ｃ₃ 〜Ｃ₆ カルボン酸を反応器内で酸化脱水
    素して、α，β−不飽和Ｃ₃ 〜Ｃ₆ カルボン酸及び飽和
    カルボン酸を含み、飽和カルボン酸に対するα，β−不
    飽和カルボン酸の比が約１５を超える第１の生成物流を
    調製し； （ｂ）第１の生成物流を結晶化ユニット中に供給し； （ｃ）結晶化ユニット中で第１の生成物流を１回以上溶
    融結晶化して、（１）約９８重量％を超えるα，β−不
    飽和カルボン酸を含む第２の生成物流と、（２）約８０
    重量％を超えるα，β−不飽和カルボン酸を含む１以上
    の母液流とを調製し； （ｄ）１以上の母液流を蒸留ユニット中に供給し； （ｅ）１以上の母液流を蒸留ユニット内で分別蒸留し
    て、（１）塔頂流と（２）塔底流とを調製し； （ｆ）塔頂流を反応器に供給し； （ｇ）塔底流を溶融結晶化器に供給する；工程を含む方
    法。
11. 【請求項１１】 溶融結晶化工程が、 （ｉ）第１の生成物流の約５０重量％〜約７０重量％を
    結晶化し； （ｉｉ）母液流を分離し； （ｉｉｉ）結晶の約５重量％〜約５０重量％を溶融して
    第２の母液流を調製し； （ｉｖ）第２の母液流を残りの結晶から分離し； （ｖ）母液流及び第２の母液流を分別蒸留カラムに供給
    し； （ｖｉ）任意に、残りの結晶を溶融して、溶融した残り
    の結晶を第１の生成物流の代わりに用いて、残りの結晶
    中において９８重量％を超えるα，β−不飽和カルボン
    酸含有率を得るのに十分な回数工程ｉ〜ｉｖを繰り返
    す；工程を含む請求項１０に記載の方法。
12. 【請求項１２】 塔頂流における飽和カルボン酸に対す
    るα，β−不飽和カルボン酸の比が約０．５未満である
    請求項１０に記載の方法。
13. 【請求項１３】 塔頂流における飽和カルボン酸に対す
    るα，β−不飽和カルボン酸の比が約０．１未満である
    請求項１２に記載の方法。
14. 【請求項１４】 飽和カルボン酸が、プロピオン酸、ブ
    タン酸及びイソ酪酸から選択される請求項１０に記載の
    方法。
15. 【請求項１５】 飽和カルボン酸がイソ酪酸である請求
    項１０に記載の方法。
16. 【請求項１６】 母液及び第２の母液を、分別蒸留カラ
    ムに供給する前に混合する請求項１１に記載の方法。
17. 【請求項１７】 第１の生成物流を、溶融結晶化の前に
    脱水する請求項１０に記載の方法。
18. 【請求項１８】 第２の生成物流のα，β−不飽和カル
    ボン酸含有率が約９９．９重量％を超える請求項１０に
    記載の方法。
19. 【請求項１９】 蒸留ユニットと結晶化ユニットとを接
    続するライン中に、物質を保持する手段が包含されてい
    る請求項１に記載の方法。
20. 【請求項２０】 蒸留ユニットと結晶化ユニットとを接
    続するライン中に物質を保持する手段が包含されている
    請求項１０に記載の方法。
21. 【請求項２１】 ９８重量％を越える純度のアクリル酸
    を製造する方法であって、 （ａ）プロピオン酸を反応器内で酸化脱水素して、アク
    リル酸及びプロピオン酸を含み、プロピオン酸に対する
    アクリル酸の比が約０．２を超える第１の生成物流を調
    製し； （ｂ）第１の生成物流を蒸留ユニット内で、アクリル酸
    の蒸気圧がプロピオン酸の蒸気圧よりも大きい条件下で
    分別蒸留して、 （１）プロピオン酸に対するアクリル酸の比が第１の生
    成物流よりも大きい塔頂流と、（２）プロピオン酸に対
    するアクリル酸の比が第１の生成物流よりも小さい塔底
    流とを調製し； （ｃ）塔頂流を結晶化ユニットに供給し； （ｄ）塔底流を反応器に供給し； （ｅ）結晶化ユニットで塔頂流を１回以上溶融結晶化し
    て、 （１）約９８重量％を超えるアクリル酸を含む第２の生
    成物流と、（２）約８０重量％を超えるアクリル酸を含
    む１以上の母液流とを調製し、； （ｆ）１以上の母液流を蒸留カラムに供給する、工程を
    含む方法。
22. 【請求項２２】 第１の生成物流を、分別蒸留の前に脱
    水する請求項２１に記載の方法。
23. 【請求項２３】 第２の生成物流のアクリル酸の含有率
    が約９９．９重量％を超える請求項２１に記載の方法。
24. 【請求項２４】 約９８重量％を越える純度のアクリル
    酸を製造する方法であって、 （ａ）プロピオン酸を反応器内で酸化脱水素して、アク
    リル酸及びプロピオン酸を含み、プロピオン酸に対する
    アクリル酸の比が約１５を超える第１の生成物流を調製
    し； （ｂ）第１の生成物流を結晶化ユニット中に供給し； （ｃ）結晶化ユニット中で第１の生成物流を１回以上溶
    融結晶化して、（１）約９８重量％を超えるアクリル酸
    を含む第２の生成物流と、（２）約８０重量％を超える
    アクリル酸を含む１以上の母液流とを調製し； （ｄ）１以上の母液流を蒸留ユニット中に供給し； （ｅ）１以上の母液流を蒸留ユニット内で、アクリル酸
    の蒸気圧がプロピオン酸の蒸気圧よりも大きい条件下で
    分別蒸留して、（１）塔頂流と（２）塔底流とを調製
    し； （ｆ）塔底流を反応器に供給し； （ｇ）塔頂流を溶融結晶化器に供給する；工程を含む方
    法。
25. 【請求項２５】 第１の生成物流を、溶融結晶化の前に
    脱水する請求項２４に記載の方法。
26. 【請求項２６】 第２の生成物流のアクリル酸含有率が
    約９９．９重量％を超える請求項２４に記載の方法。
27. 【請求項２７】 蒸留ユニットと結晶化ユニットとを接
    続するライン中に、物質を保持する手段が包含されてい
    る請求項２１に記載の方法。
28. 【請求項２８】 蒸留ユニットと結晶化ユニットとを接
    続するライン中に物質を保持する手段が包含されている
    請求項２４に記載の方法。