JPS61210047A - メタクリル酸の精製法 - Google Patents

メタクリル酸の精製法

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JPS61210047A
JPS61210047A JP60049248A JP4924885A JPS61210047A JP S61210047 A JPS61210047 A JP S61210047A JP 60049248 A JP60049248 A JP 60049248A JP 4924885 A JP4924885 A JP 4924885A JP S61210047 A JPS61210047 A JP S61210047A
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methacrylic acid
acid
citraconic
maleic acid
methacrylic
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Kozo Iwasaki
岩崎 晃三
Morimasa Kuragano
倉賀野 守正
Minoru Koshibe
越部 実
Yoshihiro Sezaki
瀬崎 義広
Katsuji Yoguchi
與口 勝治
Yoshio Koyama
小山 義夫
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Kyowa Gas Chemical Industry Co Ltd
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、メタクリル酸の新規な精製法に間中るもの
である。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を水
茄気の存在下に分子状酸素含有ガスにより接触酸化して
得られるメタクリル酸に含まれるマレイン酸およびシト
ラコン酸などの2#4基酸の除去法に関する。
[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1段または2段の反応で接触酸化して得られるメタク
リル酸は、抽出および蒸留など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、微量に存在
する不純物類を完全に除去することは困難であった。
これらの微量不純物としてはメタクリル酸合成時に副生
するプロトアネモニンや酢酸、プロピオン酸、イソ酪酸
およびアクリル酸などの1塩基酸のほかに、マレイン酸
およびシトラコン酸などの2塩基酸などが混入している
ことが見出された。
これら2塩基酸は蒸留時に昇華または気相会合等により
メタクリル酸に同伴し、メタクリル酸を重合反応に使用
した場合に架橋などを起こし重合特性を悪化させること
が知見された。これらと同じく重合特性に悪影響を及ぼ
すと考えられるプロトアネモニンについては、抽出工程
前のメタクリル酸水溶液に重亜硫酸塩を添加することに
より除去する方法(特開昭59−44337号)が提案
されているが、2塩基酸の除去技術については開示され
ていない。
メタクリル酸中の微量の2塩基酸を茂留操作によって分
離除去しようとすることは、還流比を極端に高めたり段
数を多くすることが必要になり、エネルギー的にも、設
備的にも不利であるばかりでなく、これらを完全に除去
することは困難である。
[問題点を解決するための手段J 本発明者らは、この点に着目し、2塩基酸の除去方法に
ついて鋭意研究した結果、炭素数4の化合物の接触酸化
反応で得られるメタクリル酸を塩基性陰イオン交換樹脂
で処理することにより、意外にもマレイン酸およびシト
ラコン酸などの2塩基酸が極めて選択的に完全に除去で
きることを見出し、その知見に基づき本発明を完成した
本発明は、炭素数4の化合物を水蒸気の存在下に分子状
酸素含有ガスにより接触酸化してメタクリル酸を製造す
るに際し、該メタクリル酸を塩基性陰イオン交換樹脂で
処理することを特徴とするメタクリル酸の精製法を提供
するものである。
次に本発明の態様をより具体的に説明する。
メタクリル酸は、通常、インブチレン、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1段
ないしは2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縮捕集したメタク
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は、処理されるメタクリル酸とし
てはヒ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あるいは抽出溶剤分離
後のメタクリル酸等、何れについても適用できる。かか
るメタクリル酸中には各工程により異なるが、各々0.
001〜0.5重量%のマレイン酸およびシトラコン酸
が混入している。
メタクリル酸の抽出溶剤として使われるものは特に制限
はないが、通常、該メタクリル酸水溶液からメタクリル
酸を回収するのに使われるものであればよく、例えば、
イソブタン、ブテン−1,シスブテン−1,シスブテン
−2、n−ペンタン、n−へブタン、n−ヘキサン、n
−オクタン、シクロヘキサン、エチルベンゼン、キシレ
ン、トルエン、イソプロピルアセテート、メタクリル醜
メチル、シクロヘキサノン、アセトフェノン、イソホロ
ン、メチル壬チルケトンあるいはジイソブチレンなどが
あり、これらは単独または混合溶剤として使用される。
本発明で使用する填基性陰イオン交換樹脂としては、 表される強#i基性のもの、−N(CH3hおよびポリ
アミンに代表される弱塩基性のもの、および−CONH
(CH2)r+ N(C)13) 2に代表される中塩
基性のものでもよく、また樹脂の形状としても多孔質型
およびゲル型共に使用可能である。特にメタクリル酸水
溶液以外の形で処理する場合は非水溶液用の樹脂が好ま
しい。
塩基性陰イオン交換樹脂による処理方法としては回分式
でも連続式でも差支えないが、工業的には連続式が有利
である。連続的に処理する場合には、塩基性陰イオン交
換樹脂を充填したカラムに所定の温度に保った前記メタ
クリル酸の液を一定の流速で通過させることにより、検
出限界の1 ppm以下のマレイン酸およびシトラコン
酸を実質ヒ含まないメタクリル酸を得ることができる。
処理温度は10〜60℃、特に25〜40℃の範囲が好
ましい、温度が低すぎるとメタクリル酸が結晶として析
出する恐れがあり、また高すぎるとイオン交換樹脂の耐
熱性の点およびメタクリル酸などの重合の観点から好ま
しくない、また、空間速度は0.2〜20t//!hr
、特に処理するメタクリル酸中の2塩基酸の含有量が0
.002〜0.01重量%のときは5〜20!/jlh
r、また2塩基酸の含有量が0.01〜1.0重量%の
ときは0.2〜51 / 1 hrテ行なうのが好まし
い、空間速度が小さすぎると、樹脂の再生頻度が減る利
点はあるが、最初に準備する樹脂量が増えて設備的にみ
て経済的でなく、一方空間速度が大きすぎると、目的と
するマレイン酸およびシトラコン酸などの2塩基酸の除
去率が低丁すると共に、樹脂の再生頻度が増え、それに
伴なう再生薬剤や洗炸排水が増えるので好ましくない。
また、樹脂の再生7[程で出るメタクリル酸の希釈液は
前段の水溶液あるいは抽出工程あるいは茂留丁程にリサ
イクルすることにより実質ヒ損失なく処理することがで
きる。
[作用と効果] こうして得られた処理液は処理する液の種類によって異
なり1通常、次のような方法でメタクリル酸を得る。す
なわち、メタクリル酸水溶液を処理した場合は、処理液
を常法により抽出および蒸留をすることにより精製しメ
タクリル酸を得る。
この処理液中には実質上マレイン酸およびシトラコン酸
などの2#l!基酸を含まないので、抽出による際は、
これらの2塩基酸を選択的に除去することを考慮する必
要がなくなり、抽剤の選択に自由度がでてメタクリル酸
の分配比の高い溶剤を選IRじやすくなり、また、基音
による際には マレイン酸およびシトラコン酸などの2
堪基酸を除くためにQ ?Q比を極端に高めたり、段数
を多くする必要がなくなる。なお、前記の処理および抽
出、蒸留に際してはフェノチアジン、ベンゾフェノチア
ジン、ハイドロキノン、メトキシハイドロキノン、メチ
レンブルーおよび分子状酸素など徒来公知の重合禁1ヒ
剤存在下に通常遂行される他工程のメタクリル酸を処理
した場合も同様の効果が得られる。
すなわち、本発明の方法はエネルギー的にも、設備的に
も工業的に大きな利点を有し、マレイン酸およびシトラ
コン酸などの2塩基酸を実質上台まない高純度のメタク
リル酸を容易に得ることができる。
本発明の方法によれば炭素数4の化合物の接触酸化反応
で得られるメタクリル酸特有の不純物であるマレイン酸
およびシトラコン酸などの2塩基酸を完全に除去するこ
とができ、アセトンシアンヒドリンにより製造されるメ
タクリル酸と同等またはそれ以上の高品質の製品を容易
にかつ高収率に得ることができる。
[実施例] 以下、実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明する
〔実施例1〕 弱塩基性陰イオン交換樹脂アンバーリストA−21(交
換基−N=(Chh )を50cc、カラム(20■/
raφX30cm)に充填し、メタノールで希釈したメ
タクリル酸10重量%の溶液を空間速度1j!/Ahr
で通液し、一旦メタクリル酸を樹脂に付けた後、第3級
ブタノールを出発原料として得られた、マレイン酸およ
びシトラコン酸を各々1320 ppmおよび450 
pp11含む純度99.5重量%のメタクリル酸を空間
速度37/Ahrの流速で通液した。最初のメタノール
が置換された後、得られる処理液についてでレイン酸お
よびシトラコン酸の濃度を高速液体クロマトグラフィ(
HPLC:)で追跡したところ、精製メタクリル酸中に
はマレイン酸およびシトラコン酸ともに検出限界の1 
ppa1以下であった。
〔実施例2〕 強塩基性陰イオン交換樹脂アンバーリス) A−26H 様の方法で試験した結果、得られた精製メタクリル酸中
にはマレイン酸およびシトラコン酸ともに検出されなか
った。
〔比較例1〕 第3級ブタノールを出発原料として得られたもので、実
施例1と同じくマレイン酸およびシトラコン酸を各々8
20 ppmおよび450 ppm含む純度99.5重
量%のメタクリル酸に重合禁1ヒ剤としてフェノチアジ
ンを100 ppm添加し、オルダーショー型ガラスカ
ラム(30m/mφX30cm、理論段7段)にて還流
比3でバッチ蒸留を行ない90%の回収率でメタクリル
酸を回収した。
得られたメタクリル酸中のマレイン酸およびシトラコン
酸の含有量は各々f152 ppmおよび486ppm
であった。
〔実施例3〜6〕 種々の濃度でマレイン酸およびシトラコン酸を含む各種
メタクリル酸について、実施例1と同様の方法で、空間
速度は各濃度に応じて変えて行なった結果を表−1に示
した。
〔実施例7〕 インブチレンを出発原料として気相接触酸化し、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に掛
は副生する固型分を分離した後1強塩基性陰イオン交換
樹脂であるアンバーライトIRA−400 h (20m/mφX30cm)に、室温にて空間速度31
.71hrの流速でポンプにて連続的に通清し、得られ
る処理液中のマレイン酸およびシトラコン酸などの2塩
基酸の濃度を高速液体クロマトグラフィ()IPLC)
で、また他成分をガスクロマトグラフィ (GC:)で
追跡した。約2時間で定常になってからの入口と出口の
各濃度を表−2に示した。
〔実施例8〕 実施例7で得られた処理液をノルマルヘキサンで抽出処
理を行ない、その抽出液をオルダーシローカラム(30
m/mφX30cm、理論段7段)にて蒸留精製し、製
品のメタクリル酸を得た。製品の純度を表−3に示した
〔比較例2〕 インブチレンを出発原料として気相接触酸化し、冷却凝
縮捕集して得られたメタクリル酸水溶液を実施例7と同
様に沈降濾過により固型分を分離した後、実施例8と同
様の方法で製品のメタクリル酸を得た。製品の純度を表
−3に示した。
〔実施例9〕 実施例7と同様の方法で、樹脂を弱塩基性陰イオン交換
樹脂であるレバチッ)MP−82(交換基−NR,)に
変え、室温にて空間速度4171hrの流速で連続的に
通液し、入口と出口でのマレイン酸およびシトラコン酸
の濃度を追跡した。定常になってからのHPLCおよび
GCによる分析結果を表−4に示した。
(実施例10〜13) 実施例9と同じくレバチッ) MP−132を用い種々
の空間速度で処理を行なった結果を表−5に示した。
〔比較例3〕 実施例10と同じく空間速度を変えた結果を表−5に示
した。
〔実施例14〜17) 塩基性陰イオン交換樹脂の種類を変えた他は実施例7と
同じ条件で処理した結果を表−6に示した。
〔実施例18〕 インブチレンを出発原料として気相接触酸化して、その
反応生成ガスを冷却凝縮して得られるメタクリル酸の水
溶液から、キシレンを油剤として得られたメタクリル酸
含有抽出液を、弱塩基性陰イオン交換樹脂アンバーライ
ト) A−21(交換基−N−(Ch) 7 )を50
ccを充填したカラム(20m/mφX30cm)に空
間速度41/lhrの流速で通液し、得られる処理液中
のマレイン酸およびシトラコン酸の濃度を高速液体クロ
マトグラフィ(HPLC)で、また他の成分については
ガスクロマトグラフィーで分析した。結果は衷−7の通
りで、マレイン酸およびシトラコン酸は検出されなかっ
た。
(実施例19) 抽出溶剤にメタクリル酸メチルを用いた他は実施例18
と同様の方法で実験した結果を表−8に示す。
〔実施例2G) 実施例1日と同様の方法で、樹脂を強塩基性陰イオン交
換樹脂アンバーリストA−28 H 度4171hrで通液し、得られる処理液中のマレイン
酸およびシトラコン酸を追跡した。定常になってからの
HPLCの分析ではマレイン酸およびシトラコン酸は検
出されなかった。
〔実施例21〕 抽出溶剤にn−ペンタンを用いた他は実施例18と同様
の方法で実験した結果を表−9に示す。
表−2 表−3

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)炭素数4の化合物を水蒸気の存在下に分子状酸素
    含有ガスにより接触酸化してメタクリル酸を製造するに
    際し、該メタクリル酸を塩基性陰イオン交換樹脂で処理
    することを特徴とするメタクリル酸の精製法。
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