JP2025017229A - Method for producing methyl methacrylate - Google Patents
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Abstract
【課題】より簡便でより低コストな方法で、MMA含有メタノールを利用してメタクリル酸メチルを製造できる、メタクリル酸メチルの製造方法を提供すること。
【解決手段】メタクリルアミド硫酸塩とメタノールを反応させてメタクリル酸メチルを製造する方法であって、メタクリルアミド硫酸塩に、メタノールとメタクリル酸メチルとの質量比が51:49~99:1である混合液(1)を加える工程を含む、メタクリル酸メチルの製造方法。
【選択図】なし
The present invention provides a method for producing methyl methacrylate, which is capable of producing methyl methacrylate using MMA-containing methanol in a simpler and more cost-effective manner.
[Solution] A method for producing methyl methacrylate by reacting methacrylamide sulfate with methanol, the method comprising the step of adding a mixed liquid (1) in which the mass ratio of methanol to methyl methacrylate is 51:49 to 99:1 to methacrylamide sulfate.
[Selection diagram] None
Description
本開示は、メタクリル酸メチルの製造方法に関する。 This disclosure relates to a method for producing methyl methacrylate.
メタクリル酸メチル(以降、MMAとも記す)の工業的な製造方法として、以下の方法が知られている。すなわち、アセトンとシアン化水素(青酸)とを反応させて得られたアセトンシアンヒドリン(以降、ACHとも記す)を、硫酸又は発煙硫酸と反応させてメタクリルアミド硫酸塩を製造し、さらに、水及びメタノールと反応させてMMAを製造する、所謂、ACH法が知られている。 The following method is known as an industrial method for producing methyl methacrylate (hereinafter, also referred to as MMA). That is, the so-called ACH method is known in which acetone cyanohydrin (hereinafter, also referred to as ACH) obtained by reacting acetone with hydrogen cyanide (prussic acid) is reacted with sulfuric acid or fuming sulfuric acid to produce methacrylamide sulfate, which is then reacted with water and methanol to produce MMA.
特許文献1に示すように、ACH法では、MMAを製造する際、メタクリルアミド硫酸塩に対して、メタノールを過剰量使用するため、硫酸アンモニウムとともに、メタクリル酸メチルとメタノールとを含む混合液が得られる。 As shown in Patent Document 1, in the ACH method, an excess amount of methanol is used relative to methacrylamide sulfate when producing MMA, so a mixed liquid containing methyl methacrylate and methanol, together with ammonium sulfate, is obtained.
特許文献2及び特許文献3では、メタクリル酸メチルとメタノールとを含む混合物から、メタクリル酸メチル及びメタノールをそれぞれ蒸留精製する方法が開示されている。また、特許文献3には、当該混合物が、メタクリル酸のメタノールによるエステル化反応、又は、メタクリル酸メチルとアルコールとのエステル交換反応から得られることが開示されている。 Patent Document 2 and Patent Document 3 disclose methods for distilling and purifying methyl methacrylate and methanol from a mixture containing methyl methacrylate and methanol, respectively. Patent Document 3 also discloses that the mixture is obtained by an esterification reaction of methacrylic acid with methanol, or a transesterification reaction of methyl methacrylate and alcohol.
多価アルコールや高級アルコール等の高沸点アルコールの(メタ)アクリル酸エステルの合成は、これらのアルコールを原料に(メタ)アクリル酸低級アルコールとのエステル交換反応により製造している。当該製造方法では、例えば低級アルコールがメタノールである場合、目的化合物である多価アルコールや高級アルコール等の(メタ)アクリル酸エステルに加えて精製の際に残余の(メタ)アクリル酸メチルと副生メタノールとの混合液が生成する。
従来、当該混合液の処理は、焼却処理して熱回収するか、または各成分である(メタ)アクリル酸メチルとメタノールとを単離するために共沸溶媒を加えてメタノールを留去し(メタ)アクリル酸メチルを分離する工程、およびメタノールと共沸溶媒とをデカンターで分液する工程を要していた(特許文献2、3[図3、4]参照)。これらの工程を経た(メタ)アクリル酸メチルは製品となり、メタノールは例えば、後工程としての(メタ)アクリル酸のエステル化や、硫酸共存下での(メタ)アクリルアミドの加メタノール分解による(メタ)アクリル酸メチルの合成に供されていた。該後工程での(メタ)アクリル酸メチルの合成反応では、製品の(メタ)アクリル酸メチルと残余のメタノールとの混合液が生成し、再びこれらを単離する工程を要していた。
The synthesis of (meth)acrylic acid esters of high-boiling alcohols such as polyhydric alcohols and higher alcohols is carried out by transesterification of these alcohols with lower alcohols of (meth)acrylic acid. In this production method, for example, when the lower alcohol is methanol, in addition to the (meth)acrylic acid esters of the target compounds such as polyhydric alcohols and higher alcohols, a mixture of the remaining methyl (meth)acrylate and by-product methanol is produced during purification.
Conventionally, the treatment of the mixed liquid required incineration to recover heat, or a step of adding an azeotropic solvent to separate methyl (meth)acrylate by distilling off methanol to separate methyl (meth)acrylate and a step of separating methanol and the azeotropic solvent in a decanter to isolate the components methyl (meth)acrylate and methanol (see Patent Documents 2 and 3 [Figs. 3 and 4]). Methyl (meth)acrylate that has undergone these steps becomes a product, and methanol is used, for example, in a post-step for esterification of (meth)acrylic acid or for synthesis of methyl (meth)acrylate by methanolysis of (meth)acrylamide in the presence of sulfuric acid. In the synthesis reaction of methyl (meth)acrylate in the post-step, a mixed liquid of the product methyl (meth)acrylate and the remaining methanol is produced, and a step of isolating these again is required.
MMA含有回収メタノールを再利用して、ACH法によりメタクリル酸メチルを製造する場合には、例えば、以下の方法が考えられる。すなわち、MMA含有回収メタノールを、n-ヘキサン等の共沸溶剤を使用して、特許文献2又は特許文献3に記載の方法で蒸留精製し、精製されたMMAを単離する。その後、MMAが除去された、共沸溶剤と回収メタノールとの混合液を分液操作により分離する。そして、得られた回収メタノールに対して、ACH法により得られるメタクリルアミド硫酸塩を作用させることで、メタクリル酸メチルを製造する。 When MMA-containing recovered methanol is reused to produce methyl methacrylate by the ACH method, the following method can be considered, for example. That is, the MMA-containing recovered methanol is purified by distillation using an azeotropic solvent such as n-hexane by the method described in Patent Document 2 or Patent Document 3, and the purified MMA is isolated. After that, the mixture of the azeotropic solvent and the recovered methanol from which the MMA has been removed is separated by a liquid separation operation. Then, methacrylamide sulfate obtained by the ACH method is allowed to act on the recovered methanol obtained to produce methyl methacrylate.
しかしながら、回収メタノールを用いて製造したメタクリル酸メチルを再度蒸留精製する場合を考えると、上述した方法を適用した場合、2度の蒸留精製が必要になる。したがって、より簡便でより低コストに、MMA含有メタノールを利用してメタクリル酸メチルを製造する方法の開発が望まれていた。 However, when considering the case where methyl methacrylate produced using recovered methanol is to be purified again by distillation, the above-mentioned method requires two distillation purification steps. Therefore, there has been a demand for the development of a simpler and more cost-effective method for producing methyl methacrylate using MMA-containing methanol.
本開示は、より簡便でより低コストな方法で、MMA含有メタノールを利用してメタクリル酸メチルを製造できる、メタクリル酸メチルの製造方法を提供することを目的とする。 The present disclosure aims to provide a method for producing methyl methacrylate that can produce methyl methacrylate using MMA-containing methanol in a simpler and more cost-effective manner.
本開示に係るメタクリル酸メチルの製造方法は、下記[1]~[4]の構成を有する。
[1]メタクリルアミド硫酸塩とメタノールを反応させてメタクリル酸メチルを製造する方法であって、メタクリルアミド硫酸塩に、メタノールとメタクリル酸メチルとの質量比が51:49~99:1である混合液(1)を加える工程を含む、メタクリル酸メチルの製造方法。
[2]さらに、前記工程で生じるメタノールとメタクリル酸メチルとの質量比1:99~49:51である混合液(2)に、メタノールとの共沸溶媒を加えてメタノールを留去する工程を含む、[1]に記載のメタクリル酸メチルの製造方法。
[3]前記混合液(1)が、高沸点アルコールとメタクリル酸メチルとのエステル交換反応による生成物である、[1]又は[2]に記載のメタクリル酸メチルの製造方法。
[4]前記混合液(1)が、メタクリル酸の製造工程で生じる生成物である[1]又は[2]に記載のメタクリル酸メチルの製造方法。
The method for producing methyl methacrylate according to the present disclosure has the following configurations [1] to [4].
[1] A method for producing methyl methacrylate by reacting methacrylamide sulfate with methanol, the method comprising the step of adding a mixed liquid (1) having a mass ratio of methanol to methyl methacrylate of 51:49 to 99:1 to methacrylamide sulfate.
[2] The method for producing methyl methacrylate according to [1] further comprises a step of adding an azeotropic solvent with methanol to the mixed liquid (2) having a mass ratio of methanol and methyl methacrylate of 1:99 to 49:51 produced in the above step, and distilling off the methanol.
[3] The method for producing methyl methacrylate according to [1] or [2], wherein the mixed liquid (1) is a product of an ester exchange reaction between a high-boiling alcohol and methyl methacrylate.
[4] The method for producing methyl methacrylate according to [1] or [2], wherein the mixed liquid (1) is a product produced in a production process of methacrylic acid.
本開示によれば、より簡便でより低コストな方法で、MMA含有メタノールを利用してメタクリル酸メチルを製造できる、メタクリル酸メチルの製造方法を提供できる。 The present disclosure provides a method for producing methyl methacrylate using MMA-containing methanol in a simpler and more cost-effective manner.
MMA含有回収メタノールを再利用(リサイクル)して、ACH法によりメタクリル酸メチルを製造する場合には、これまでは、MMA含有回収メタノールを焼却処理して熱回収するか、メタクリル酸メチルとメタノールとを単離するために、以下の操作を行う必要があった。すなわち、MMA含有回収メタノールに、n-ヘキサン等の共沸溶媒を加えてメタノールを留去して、メタクリル酸メチルを単離し、留去したメタノールと共沸溶媒とをデカンターで分液し、両成分を分離する。これらの工程を経たメタクリル酸メチルは製品となり、分離されたメタノールは硫酸共存下でメタクリルアミドのメタノリシス(加メタノール分解)によりメタクリル酸メチルの合成に供される。 When reusing (recycling) recovered MMA-containing methanol to produce methyl methacrylate by the ACH process, it has previously been necessary to either incinerate the recovered MMA-containing methanol for thermal recovery, or to carry out the following operations to isolate methyl methacrylate and methanol. That is, an azeotropic solvent such as n-hexane is added to the recovered MMA-containing methanol and the methanol is distilled off to isolate methyl methacrylate, and the distilled off methanol and the azeotropic solvent are separated in a decanter to separate the two components. After these steps, the methyl methacrylate becomes the product, and the separated methanol is used to synthesize methyl methacrylate by methanolysis of methacrylamide in the presence of sulfuric acid.
一方、本開示のメタクリル酸メチルの製造方法(以降、本製造方法とも記す)では、メタクリル酸メチルとメタノールとを含む混合液を単離精製せずに、直接メタクリルアミドとのメタノリシスに供する。このため、本製造方法では、MMA含有回収メタノールの蒸留精製等を省略できるため、資源の有効利用、温室効果ガス排出量の削減、蒸留・分液工程の削減、共沸溶媒の使用量削減が可能となる。 On the other hand, in the method for producing methyl methacrylate disclosed herein (hereinafter also referred to as the present production method), a mixed liquid containing methyl methacrylate and methanol is directly subjected to methanolysis with methacrylamide without isolation and purification. Therefore, in the present production method, distillation purification of recovered methanol containing MMA can be omitted, which makes it possible to effectively use resources, reduce greenhouse gas emissions, eliminate distillation and separation processes, and reduce the amount of azeotropic solvent used.
以下に、本製造方法の実施形態について詳しく説明するが、本開示はこの実施形態に限定されるものではない。また、本開示の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変形して実施できる。 The following describes in detail an embodiment of this manufacturing method, but the present disclosure is not limited to this embodiment. In addition, the present disclosure can be modified in any manner without departing from the spirit and scope of the present disclosure.
本明細書において「~」を用いて示された数値範囲には、「~」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
なお、本明細書において、(メタ)アクリル酸とは、メタクリル酸及びアクリル酸のいずれか一方又は両方を意味する。
In the present specification, the numerical range indicated using "to" includes the numerical values before and after "to" as the minimum and maximum values, respectively.
In the present specification, the upper or lower limit of one numerical range may be replaced with the upper or lower limit of another numerical range. In addition, in the present specification, the upper or lower limit of the numerical range may be replaced with a value shown in the examples.
In this specification, (meth)acrylic acid means either or both of methacrylic acid and acrylic acid.
本製造方法は、メタクリル酸メチル含有メタノールを利用したメタクリル酸メチルの製造方法である。より具体的には、本製造方法では、メタクリル酸メチルと、メタノールとを含む混合液(MMA含有回収メタノール)に、メタクリルアミド硫酸塩を反応させて、前記メタノールからメタクリル酸メチルを製造する。すなわち、本製造方法は、MMA含有回収メタノールを活用したACH法を用いたメタクリル酸メチルの製造方法であると言える。なお、メタクリル酸メチル(MMA)は、透明樹脂として知られるポリメタクリル酸メチル(PMMA)等各種ポリマーの原料モノマーとして用いられる。 This manufacturing method is a method for manufacturing methyl methacrylate using methanol containing methyl methacrylate. More specifically, in this manufacturing method, methacrylamide sulfate is reacted with a mixed liquid containing methyl methacrylate and methanol (recovered methanol containing MMA) to produce methyl methacrylate from the methanol. In other words, this manufacturing method can be said to be a method for manufacturing methyl methacrylate using the ACH method that utilizes recovered methanol containing MMA. Note that methyl methacrylate (MMA) is used as a raw material monomer for various polymers such as polymethyl methacrylate (PMMA), which is known as a transparent resin.
ここで、上記混合液は、メタノールとメタクリル酸メチルとを質量比51:49~99:1で含む混合液(1)であればよく、その製造方法及びその他の含有成分等は、本開示の効果が得られる範囲で、特に限定されない。 Here, the above-mentioned mixed liquid may be a mixed liquid (1) containing methanol and methyl methacrylate in a mass ratio of 51:49 to 99:1, and the manufacturing method and other components contained therein are not particularly limited as long as the effects of the present disclosure can be obtained.
前記混合液(1)は、例えば、メタクリル酸とメタノールとのエステル化反応、メタクリル酸メチルとアルコール(好ましくは高沸点アルコール)とのエステル交換反応、又は、メタクリルアミド硫酸塩とメタノールとのメタノリシス反応による反応生成物、メタクリルアミドを経由しないメタクリル酸の製造工程で生じる生成物、等であってもよい。また、前記混合液(1)は、これらの反応生成物に対して、必要に応じて、蒸留精製等の他の処理操作を経たもの(すなわち、反応生成物由来のもの)を用いることができる。 The mixed liquid (1) may be, for example, a reaction product of an esterification reaction between methacrylic acid and methanol, an ester exchange reaction between methyl methacrylate and an alcohol (preferably a high-boiling alcohol), or a methanolysis reaction between methacrylamide sulfate and methanol, or a product produced in a process for producing methacrylic acid that does not involve methacrylamide. In addition, the mixed liquid (1) may be a product that has been subjected to other treatment operations such as distillation purification or the like (i.e., a product derived from the reaction product) as required.
メタクリル酸とメタノールとのエステル化反応では、メタクリル酸メチル、メタノール及び水を含む混合液が得られる。エステル化反応においては、通常、メタノールは、メタクリル酸に対して過剰量使用されるので、メタクリル酸はほとんど消費され、未反応のメタクリル酸はなくなる。したがって、反応後の反応液は、過剰のメタノールと、反応生成物であるメタクリル酸メチル、反応副生成物である水の混合液となる。 In the esterification reaction of methacrylic acid and methanol, a mixture containing methyl methacrylate, methanol, and water is obtained. In the esterification reaction, methanol is usually used in excess of methacrylic acid, so most of the methacrylic acid is consumed and there is no unreacted methacrylic acid. Therefore, the reaction liquid after the reaction is a mixture of excess methanol, the reaction product methyl methacrylate, and the reaction by-product water.
また、メタクリル酸メチルと高沸点アルコール(例えば、分子内に水酸基を2個以上有する多価アルコール、炭素数が6以上の高級アルコール)とのエステル交換反応では、メタクリル酸メチル及びメタノールを含む混合液(1)が得られる。エステル交換反応においては、通常、メタクリル酸メチルはアルコールに対して過剰量使用されるので、アルコールはエステル交換反応によりほとんど消費される。したがって、反応後の反応液は、反応副生成物であるメタノール、未反応のメタクリル酸メチル及び反応生成物であるエステル(使用したアルコールに対応するメタクリル酸エステル)の混合液となる。このうち、反応生成物であるエステルは、メタノール及びメタクリル酸メチルとの沸点差が大きいので、分離が比較的容易であり、このエステルを除いたメタノールとメタクリル酸メチルとを含む混合液を得ることができる。 In addition, in the transesterification reaction between methyl methacrylate and a high-boiling alcohol (for example, a polyhydric alcohol having two or more hydroxyl groups in the molecule, or a higher alcohol having six or more carbon atoms), a mixed liquid (1) containing methyl methacrylate and methanol is obtained. In the transesterification reaction, an excess amount of methyl methacrylate is usually used relative to the alcohol, so most of the alcohol is consumed by the transesterification reaction. Therefore, the reaction liquid after the reaction is a mixed liquid containing methanol, which is a reaction by-product, unreacted methyl methacrylate, and an ester, which is a reaction product (a methacrylic acid ester corresponding to the alcohol used). Of these, the ester, which is a reaction product, has a large boiling point difference from methanol and methyl methacrylate, so it is relatively easy to separate, and a mixed liquid containing methanol and methyl methacrylate excluding this ester can be obtained.
メタクリルアミド硫酸塩とメタノールとのメタノリシス反応は、上述したACH法に含まれる反応工程であってもよい。
なお、ACH法は、例えば、以下の工程を有するものである。
(a)アセトンとシアン化水素とを、例えば、アルカリ触媒存在下で付加反応させて、アセトンシアンヒドリン(ACH)を得る。
(b)ACHと、硫酸又は発煙硫酸(硫酸類)とを、必要に応じて熱をかけて、アミド化反応させて、メタクリルアミド硫酸塩(以降、MAAmとも記す)を得る。
(c)MAAmと、水と、メタノールとを、メタノリシス反応させて、MMAを得る。
ここで、工程(c)では、MAAmに対して、メタノールを過剰量使用するため、硫酸アンモニウムとともに、メタクリル酸メチルとメタノールとを含む混合液が得られる。この工程(c)で得られる混合液を、本製造方法における混合液(1)(MMA含有回収メタノール)として使用してもよい。
The methanolysis reaction of methacrylamide sulfate with methanol may be a reaction step included in the ACH method described above.
The ACH method includes, for example, the following steps.
(a) Acetone and hydrogen cyanide are subjected to an addition reaction, for example, in the presence of an alkali catalyst, to obtain acetone cyanohydrin (ACH).
(b) ACH is subjected to an amidation reaction with sulfuric acid or fuming sulfuric acid (sulfuric acid group), optionally with heating, to obtain methacrylamide sulfate (hereinafter also referred to as MAAm).
(c) MAAm, water, and methanol are subjected to a methanolysis reaction to obtain MMA.
Here, in the step (c), an excess amount of methanol is used relative to MAAm, so that a mixed liquid containing methyl methacrylate and methanol together with ammonium sulfate is obtained. This mixed liquid obtained in the step (c) may be used as the mixed liquid (1) (recovered methanol containing MMA) in the present production method.
なお、本製造方法に用いる混合液を得るための上述した各反応における詳細な反応条件は従来公知のものを適宜使用でき、特に限定されない。 The detailed reaction conditions for each of the above reactions to obtain the mixed solution used in this production method are not particularly limited and may be any conventionally known reaction conditions.
例えば、上記ACH法における工程(b)において、ACHと硫酸類との反応は、ACH1モルに対して、通常、硫酸類は、1.0~3.0モル、好ましくは1.42~2.1モルで行う。反応温度は50~180℃、好ましくは90~150℃である。また、反応は、連続式で行ってもよいし、回分式で行ってもよいが、連続式が好ましい。また、反応に使用される反応器としては、例えば、攪拌式反応槽、連続撹拌式反応槽、流通式反応槽が挙げられるが、連続撹拌式反応槽が好ましい。 For example, in step (b) of the ACH method, the reaction between ACH and sulfuric acid is usually carried out at 1.0 to 3.0 moles, preferably 1.42 to 2.1 moles, of sulfuric acid per mole of ACH. The reaction temperature is 50 to 180°C, preferably 90 to 150°C. The reaction may be carried out continuously or batchwise, with the continuous method being preferred. Reactors used in the reaction include, for example, stirred reaction tanks, continuous stirred reaction tanks, and flow-through reaction tanks, with the continuous stirred reaction tank being preferred.
また、工程(c)において、MAAm1モルに対して、使用する水は通常、1~5モル、好ましくは2~3モルである。水は加熱源を兼ねたスチームであってもよい。また、使用するメタノールは通常、1~5モルであるが、MAAmに対して過剰量使用することが好ましい。反応温度は60~150℃、好ましくは90~140℃である。反応は、連続式で行っても回分式で行ってもよいが、連続式が好ましい。反応に使用される反応器としては、例えば、攪拌式反応槽、連続攪拌式反応槽、流通式反応槽が挙げられるが、連続攪拌式反応槽が好ましい。反応で得られたMMAには、水、未反応メタノール、反応で生じた低沸点不純物等が含まれる。なお、蒸留、抽出等の分離操作でこれらの物質を除去することもできる。通常、水および未反応メタノールは抽出操作で、低沸点不純物は蒸留で除去できる。 In step (c), the amount of water used is usually 1 to 5 moles, preferably 2 to 3 moles, per mole of MAAm. The water may be steam, which also serves as a heating source. The amount of methanol used is usually 1 to 5 moles, but it is preferable to use an excess amount relative to MAAm. The reaction temperature is 60 to 150°C, preferably 90 to 140°C. The reaction may be carried out continuously or batchwise, but the continuous method is preferable. Examples of reactors used in the reaction include a stirred reaction tank, a continuous stirred reaction tank, and a flow-through reaction tank, but the continuous stirred reaction tank is preferable. The MMA obtained by the reaction contains water, unreacted methanol, low-boiling impurities generated by the reaction, and the like. These substances can also be removed by separation operations such as distillation and extraction. Usually, water and unreacted methanol can be removed by extraction, and low-boiling impurities can be removed by distillation.
本製造方法では、別途、蒸留分液操作等を行わずに、MMAとメタノールとが混合された状態で(すなわち、MMA含有回収メタノール混合液(1)に対して)MAAmと反応させて、MMAを製造する。ここで、当該混合液(1)(MMA含有回収メタノール)におけるメタノールとメタクリル酸メチルとの混合割合は、反応器容積が過大とならない観点から、51:49~99:1であり、75:25~99:1であることが好ましい。MAAmのメタノリシス反応後の生成物に含まれる硫酸アンモニウム、残余の硫酸、酸性硫酸アンモニウム(NH4HSO4)等は反応器の槽底から抜出し、MMAと残余のメタノールは蒸留により留出させてメタノールとMMAを質量比1:99~49:51で含む混合液(2)を得ることができる。 In this production method, MMA is produced by reacting MMA and methanol in a mixed state (i.e., MMA-containing recovered methanol mixed solution (1)) with MAAm without separately performing a distillation separation operation or the like. Here, the mixing ratio of methanol to methyl methacrylate in the mixed solution (1) (MMA-containing recovered methanol) is 51:49 to 99:1, and preferably 75:25 to 99:1, from the viewpoint of preventing the reactor volume from becoming excessively large. Ammonium sulfate, residual sulfuric acid, acidic ammonium sulfate (NH 4 HSO 4 ), etc. contained in the product after the methanolysis reaction of MAAm are extracted from the bottom of the reactor, and MMA and the residual methanol are distilled off by distillation to obtain a mixed solution (2) containing methanol and MMA in a mass ratio of 1:99 to 49:51.
また、本製造方法では、MMA含有回収メタノールにMAAmを反応させて得られた反応生成物(MMAとメタノールを含む混合液(2))に対して、必要に応じて、後述する精製操作を加えた後に、再度、MAAmを反応させてもよい。すなわち、本製造方法では、メタクリル酸メチルとメタノールとを含む混合液に、MAAmを反応させる操作を複数回繰り返して、混合液(2)中のMMAの含有割合を高めてもよい。 In addition, in this production method, the reaction product obtained by reacting the MMA-containing recovered methanol with MAAm (mixed liquid (2) containing MMA and methanol) may be subjected to a purification operation described below as necessary, and then reacted with MAAm again. In other words, in this production method, the operation of reacting the mixed liquid containing methyl methacrylate and methanol with MAAm may be repeated multiple times to increase the content of MMA in the mixed liquid (2).
本製造方法では、前記混合液(1)(MMA含有回収メタノール)と、メタクリルアミド硫酸塩とを反応させることにより得られる混合液(2)を蒸留して、メタクリル酸メチルを精製してもよい。すなわち、本製造方法は、得られた反応生成物に対する、蒸留等の精製工程を含むことができる。 In this production method, the mixture (2) obtained by reacting the mixture (1) (recovered methanol containing MMA) with methacrylamide sulfate may be distilled to purify methyl methacrylate. In other words, this production method may include a purification step such as distillation of the obtained reaction product.
ここで、上記混合液(2)に対する蒸留方法は、特に限定されず、従来公知の方法を適宜使用できる。例えば、上述した特許文献2及び特許文献3に記載の精製方法の如くメタノールとの共沸溶媒を加えてメタノールを留去する工程を利用してもよい。該共沸溶媒としては、例えばペンタン、ヘキサン、ペプタン等のメタノールと相溶しない低沸点炭化水素溶媒を挙げることができる。 Here, the distillation method for the above-mentioned mixed liquid (2) is not particularly limited, and a conventionally known method can be used as appropriate. For example, a process of adding an azeotropic solvent with methanol and distilling off the methanol may be used, as in the purification methods described in the above-mentioned Patent Documents 2 and 3. Examples of the azeotropic solvent include low-boiling hydrocarbon solvents that are incompatible with methanol, such as pentane, hexane, and heptane.
さらに以下の精製方法を利用してもよい。具体的には、MMA含有回収メタノールと、MAAmとの反応生成物(粗MMA)を蒸留塔へ供給する。粗MMAにはMMAより低沸点および高沸点の不純物が含まれている。高沸点の不純物としては、例えば、メタクリル酸エチル、α-ヒドロキシイソ酪酸メチル、α-メトキシイソ酪酸メチル、β-ヒドロキシイソ酪酸メチル、β-メトキシイソ酪酸メチル、メタクリル酸メチルダイマー、メタクリル酸が挙げられる。含有率の高い高沸点不純物とその一般的な含有率は、α-ヒドロキシイソ酪酸メチル1~2%、β-メトキシイソ酪酸メチル1~2%、及びメタクリル酸2~8%である。 The following purification method may also be used. Specifically, the reaction product (crude MMA) of recovered methanol containing MMA and MAAm is fed to a distillation column. Crude MMA contains impurities with lower and higher boiling points than MMA. Examples of high-boiling impurities include ethyl methacrylate, methyl α-hydroxyisobutyrate, methyl α-methoxyisobutyrate, methyl β-hydroxyisobutyrate, methyl β-methoxyisobutyrate, methyl methacrylate dimer, and methacrylic acid. Typical high-boiling impurities and their contents are 1-2% methyl α-hydroxyisobutyrate, 1-2% methyl β-methoxyisobutyrate, and 2-8% methacrylic acid.
蒸留操作では精製MMAを蒸留塔の塔頂部より留出させる。その際、留出成分中の少なくとも1種の高沸点不純物を指標物質として選定し、その各々の濃度が50ppm以下、好ましくは20ppm以下になるように運転する。ただし、MMAの回収率を高めるためには、留出成分中の各々の指標物質の濃度は15ppm以上が好ましい。指標物質としては、例えば、α-ヒドロキシイソ酪酸メチル(常圧における沸点137℃)、β-メトキシイソ酪酸メチル(同147℃)等が挙げられる。例えば、指標物質がα-ヒドロキシイソ酪酸メチルで粗MMA中のα-ヒドロキシイソ酪酸メチルの含有率が1~2%の場合、蒸留精製におけるMMAの回収率は80~86%を目標にすることが好ましい。 In the distillation operation, the purified MMA is distilled from the top of the distillation column. At least one high-boiling impurity in the distillate is selected as an indicator substance, and the column is operated so that the concentration of each is 50 ppm or less, preferably 20 ppm or less. However, in order to increase the recovery rate of MMA, the concentration of each indicator substance in the distillate is preferably 15 ppm or more. Examples of indicator substances include methyl α-hydroxyisobutyrate (boiling point at normal pressure: 137°C) and methyl β-methoxyisobutyrate (boiling point at normal pressure: 147°C). For example, if the indicator substance is methyl α-hydroxyisobutyrate and the content of methyl α-hydroxyisobutyrate in crude MMA is 1-2%, it is preferable to aim for a recovery rate of MMA in the distillation purification of 80-86%.
蒸留操作で使用する蒸留塔の形式は特に限定されず、例えば、充填塔、トレイタイプの塔等が挙げられる。充填塔に使用する充填物としては、例えば、ヘリパック、マクマホン、カスケードミニリング等が挙げられる。トレイタイプの蒸留塔としては、例えば、オルダーショウ型、リフトトレイ型等が挙げられる。蒸留塔の理論段数は特に限定されないが、5段以上が好ましく、10段以上がより好ましい。また、70段以下が好ましく、50段以下がより好ましい。理論段数は、多いほど分離能力が向上し、少ないほど蒸留塔内の差圧が小さくなる。 The type of distillation tower used in the distillation operation is not particularly limited, and examples include packed towers and tray-type towers. Examples of packing materials used in packed towers include Helipak, McMahon, and cascade mini rings. Examples of tray-type distillation towers include Oldershaw type and lift tray type. The number of theoretical plates of the distillation tower is not particularly limited, but 5 or more plates are preferable, and 10 or more plates are more preferable. In addition, 70 plates or less are preferable, and 50 plates or less are more preferable. The higher the number of theoretical plates, the higher the separation ability, and the lower the number of theoretical plates, the smaller the pressure difference in the distillation tower.
蒸留操作は、常圧(大気圧付近)、減圧および加圧のいずれの圧力下でも行うことができるが、好ましい蒸留圧力は、2600~108000Pa(絶対圧)である。
蒸留温度(蒸留塔内の温度)は蒸留圧力によって変動するので一概には決められないが、一般には40~110℃である。反応圧力が常圧の場合、蒸留温度は通常90~105℃である。
The distillation operation can be carried out under any of normal pressure (near atmospheric pressure), reduced pressure and increased pressure, but the preferred distillation pressure is 2600 to 108000 Pa (absolute pressure).
The distillation temperature (temperature inside the distillation column) cannot be generally determined because it varies depending on the distillation pressure, but is generally 40 to 110° C. When the reaction pressure is normal pressure, the distillation temperature is generally 90 to 105° C.
蒸留に際しては系内に重合防止剤を存在させてもよい。重合防止剤はMMAに対して重合防止効果を有するものであればいずれも用いることができる。このような重合防止剤としては、例えば、ハイドロキノン、パラメトキシフェノール、2,4-ジメチル-6-t-ブチルフェノール等のフェノール系化合物;フェノチアジン、N-フェニル-N’-イソプロピルパラフェニレンジアミン、N,N’-ジ-2-ナフチルパラフェニレンジアミン、N-フェニル-N’-(1,3-ジメチルブチル)パラフェニレンジアミン等のアミン系化合物;4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-N-オキシル、4-ベンゾイルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-N-オキシル、4-アセチルアミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-N-オキシル、あるいは、下記一般式(1)で示されるN-オキシル系化合物等のN-オキシル化合物等が挙げられる。重合防止剤は、1種を用いても、2種以上を併用してもよい。
以上のように、本製造方法により、MMA含有回収メタノールから、必要に応じて精製されたMMAを得ることができる。
A polymerization inhibitor may be present in the system during the distillation. Any polymerization inhibitor may be used as long as it has a polymerization inhibitory effect on MMA. Examples of such polymerization inhibitors include phenolic compounds such as hydroquinone, paramethoxyphenol, and 2,4-dimethyl-6-t-butylphenol; amine compounds such as phenothiazine, N-phenyl-N'-isopropylparaphenylenediamine, N,N'-di-2-naphthylparaphenylenediamine, and N-phenyl-N'-(1,3-dimethylbutyl)paraphenylenediamine; and N-oxyl compounds such as 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl, 4-benzoyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl, 4-acetylamino-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl, or N-oxyl compounds represented by the following general formula (1). The polymerization inhibitor may be used alone or in combination of two or more kinds.
As described above, according to the present production method, MMA, which can be purified as necessary, can be obtained from MMA-containing recovered methanol.
以下に、複数の例により本発明をさらに詳しく説明するが、本開示はこれらの例により何ら限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below with reference to several examples, but the present disclosure is not limited to these examples.
<混合液の組成分析>
ガスクロマトグラフ(島津製作所社製;GC-14A)に、カラム(GL Sciences社製;InertCap 1(df=0.4μm、0.25mmI.D.×60m))を繋いだ。そして、インジェクション温度を180℃に、検出器温度を180℃に、カラム温度を60℃(5分間保持)から昇温速度10℃/分で200℃まで昇温する条件により測定した。
<Composition analysis of mixed liquid>
A column (GL Sciences; InertCap 1 (df=0.4 μm, 0.25 mm ID×60 m)) was connected to a gas chromatograph (Shimadzu Corporation; GC-14A). Measurements were performed under the following conditions: injection temperature was 180° C., detector temperature was 180° C., and column temperature was increased from 60° C. (held for 5 minutes) to 200° C. at a rate of 10° C./min.
[実施例1]
高沸点アルコールとメタクリル酸メチル(MMA)とのエステル交換反応により、副生物としてメタノール80質量%とMMA20質量%からなる混合液(1-1)を得た。
反応器に、メタクリルアミド分100質量部を含むメタクリルアミド硫酸塩と硫酸との混合液250質量部、混合液(1-1)75質量部を連続的に供給して、130℃で反応を行なった。生成した酸性硫酸アンモニウム(NH4HSO4)は反応器の底から抜き出し、メタノール15質量%とMMA85質量%からなる混合液(2-1)155質量部を蒸留分として得た。
混合液(2-1)に共沸溶媒としてn-ヘキサンを加えて蒸留し、塔頂からメタノールとn-ヘキサンを共沸留去して塔底から精製MMA133質量部を得た。
[Example 1]
A mixed liquid (1-1) consisting of 80% by mass of methanol and 20% by mass of MMA was obtained as a by-product by the transesterification reaction of a high boiling point alcohol with methyl methacrylate (MMA).
To the reactor, 250 parts by mass of a mixed solution of methacrylamide sulfate containing 100 parts by mass of methacrylamide and sulfuric acid, and 75 parts by mass of the mixed solution (1-1) were continuously supplied, and the reaction was carried out at 130° C. The produced acidic ammonium sulfate (NH 4 HSO 4 ) was extracted from the bottom of the reactor, and 155 parts by mass of a mixed solution (2-1) consisting of 15% by mass of methanol and 85% by mass of MMA was obtained as a distillate fraction.
To the mixture (2-1), n-hexane was added as an azeotropic solvent and distilled, and methanol and n-hexane were azeotropically distilled off from the top of the column, and 133 parts by mass of purified MMA was obtained from the bottom of the column.
[実施例2]
混合液(1-1)をメタノールで10倍に希釈し、メタノール98質量%とMMA2質量%からなる混合液(1-2)を得た。反応器へ供給する混合液を混合液(1-2)61質量部に変更した以外は実施例1と同様に反応させ、メタノール16質量%とMMA84質量%からなる混合液(2-2)141質量部を蒸留分として得た。
混合液(2-2)に共沸溶媒としてn-ヘキサンを加えて蒸留し、塔頂からメタノールとn-ヘキサンを共沸留去して塔底からMMA119質量部を得た。
[Example 2]
The mixed solution (1-1) was diluted 10 times with methanol to obtain a mixed solution (1-2) consisting of 98 mass% of methanol and 2 mass% of MMA. The reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that the mixed solution supplied to the reactor was changed to 61 mass parts of the mixed solution (1-2), and 141 mass parts of a mixed solution (2-2) consisting of 16 mass% of methanol and 84 mass% of MMA was obtained as a distillate fraction.
To the mixture (2-2), n-hexane was added as an azeotropic solvent and distilled, and methanol and n-hexane were azeotropically distilled off from the top of the column, and 119 parts by mass of MMA was obtained from the bottom of the column.
[実施例3]
反応器へ供給する混合液をメタノール70質量%とMMA30質量%からなる混合液(1-3)86質量部に変更した以外は実施例1と同様に反応させ、メタノール14質量%とMMA86質量%からなる混合液(2-3)166質量部を蒸留分として得た。
混合液(2-3)に共沸溶媒としてn-ヘキサンを加えて蒸留し、塔頂からメタノールとn-ヘキサンを共沸留去して塔底からMMA143質量部を得た。
[Example 3]
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that the mixed liquid supplied to the reactor was changed to 86 parts by mass of a mixed liquid (1-3) consisting of 70 mass % of methanol and 30 mass % of MMA, and 166 parts by mass of a mixed liquid (2-3) consisting of 14 mass % of methanol and 86 mass % of MMA was obtained as a distillation fraction.
To the mixture (2-3), n-hexane was added as an azeotropic solvent and distilled, and methanol and n-hexane were azeotropically distilled off from the top of the column, and 143 parts by mass of MMA was obtained from the bottom of the column.
[比較例1]
実施例1において混合液(1-1)をメタクリルアミド硫酸塩に反応させる前に、混合液(1-1)に対して共沸溶媒としてn-ヘキサンを用いて蒸留し、塔頂から留出したn-ヘキサンとメタノールとをデカンターで分液してメタノールを得る事前の精製操作を行った以外は、実施例1と同様にして、MMAを製造した。
[Comparative Example 1]
MMA was produced in the same manner as in Example 1, except that a preliminary purification procedure was performed in which the mixed liquid (1-1) was distilled using n-hexane as an azeotropic solvent before reacting the mixed liquid (1-1) with methacrylamide sulfate in Example 1, and n-hexane and methanol distilled from the top of the column were separated in a decanter to obtain methanol.
以上より、本製造方法では、MMA含有回収メタノールに対して、蒸留及び分液等の精製操作を経ずに直接メタクリルアミド硫酸塩を反応させて、MMAを製造する。このため、MMA含有回収メタノールの上述した精製操作を経る従来の方法に比べて、より短い工程にて簡便にMMAを製造できる。なお、本製造方法によるMMAの回収率は、MMA含有回収メタノールに対して事前に精製操作を行う従来の方法によるMMAの回収率と同等であった。さらに、本製造方法では、MMA含有回収メタノールの蒸留精製に用いるヘキサン等の共沸溶媒の使用量を削減できるため、従来の方法に比べて低いコストでMMAを製造できる。 As described above, in this production method, MMA is produced by reacting methacrylamide sulfate directly with MMA-containing recovered methanol without purification procedures such as distillation and separation. Therefore, compared to the conventional method in which the MMA-containing recovered methanol undergoes the above-mentioned purification procedures, MMA can be produced more simply and in a shorter process. The recovery rate of MMA by this production method was equivalent to that of the conventional method in which the MMA-containing recovered methanol is purified in advance. Furthermore, in this production method, the amount of azeotropic solvent such as hexane used in the distillation purification of the MMA-containing recovered methanol can be reduced, so MMA can be produced at a lower cost than by the conventional method.
本開示によれば、より簡便で低コストにMMAを製造でき、さらに、当該MMAを原料モノマーとする各種ポリマー(例えば、PMMA)も低コストに製造できる。なお、本開示は、アクリル酸メチルの製造にも適用可能である。すなわち、本製造方法は、(メタ)アクリル酸メチルの製造方法としても利用できる。 According to the present disclosure, MMA can be produced more simply and at low cost, and various polymers (e.g., PMMA) using the MMA as a raw material monomer can also be produced at low cost. The present disclosure is also applicable to the production of methyl acrylate. In other words, the present production method can also be used as a method for producing methyl (meth)acrylate.
Claims (4)
メタクリルアミド硫酸塩に、メタノールとメタクリル酸メチルとの質量比が51:49~99:1である混合液(1)を加える工程を含む、メタクリル酸メチルの製造方法。 A method for producing methyl methacrylate by reacting methacrylamide sulfate with methanol, comprising the steps of:
A method for producing methyl methacrylate, comprising the step of adding a mixed liquid (1) having a mass ratio of methanol and methyl methacrylate of 51:49 to 99:1 to methacrylamide sulfate.
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