JPH1160536A - メタクリル酸の精製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 着色が少なく重合性能の優れたメタクリル酸
を少量の処理剤で得ることができるメタクリル酸の精製
方法を提供すること。 【解決手段】 炭素数４の化合物の気相接触酸化反応で
得られたメタクリル酸含有物を蒸留により精製する方法
において、あらかじめメタクリル酸含有物を第１級およ
び／または第２級のアミノ基含有化合物により処理し、
強酸性陽イオン交換樹脂により処理した後、ホルムアル
デヒド含有物を添加して強酸性陽イオン交換樹脂を充填
した固定床に流通させて処理したものを蒸留することを
特徴とするメタクリル酸の精製方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炭素数４の化合物
の気相接触酸化反応で得られたメタクリル酸含有物を精
製する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】イソブタン、イソブチレン、第３級ブチ
ルアルコール、メチル第３級ブチルエーテル、メタクロ
レイン、イソブチルアルデヒド、イソ酪酸等の気相接触
酸化反応で得られるメタクリル酸含有物は抽出、蒸留等
の通常の精製手段により不純物の少ない製品とすること
ができるが、微量に存在する不純物を完全に除去するこ
とは困難であり、そのため製品の着色を完全に防止でき
なかったり、得られた製品の重合性が著しく劣るなどの
問題が生じている。

【０００３】このような微量不純物の中には、抽出剤と
の溶解性および沸点がメタクリル酸と近いものがあり、
通常の抽出および蒸留等の物理的手段による精製法だけ
では除去することが極めて困難である。蒸留塔の段数を
増やす等の手法により微量不純物をいくらか低減するこ
とは可能であるが、このような方法は工程が複雑化して
コスト高を招くため、工業的に採用することはほとんど
不可能である。

【０００４】そこで、スルホン酸基含有化合物およびホ
ルムアルデヒド含有物よる処理とアミン類による処理を
組み合わせる方法（特公平３−３６４５号公報）、スル
ホン酸基含有化合物による処理とアミン類による処理を
組み合わせる方法（特公平３−３６４６号公報）等が報
告されている。

【０００５】しかしながら、これらの方法により、着色
が少なく重合性能の優れたメタクリル酸を得ようとする
と、前者の方法は多量の処理剤が必要であり、後者の方
法は多量に使用するアミン類とメタクリル酸が反応して
メタクリル酸の回収率が低下するため、何れも経済性が
悪いという問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、着色
が少なく重合性能の優れたメタクリル酸を少量の処理剤
で得ることができるメタクリル酸の精製方法を提供する
ことである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、炭素数４の化
合物の気相接触酸化反応で得られたメタクリル酸含有物
を蒸留により精製する方法において、あらかじめメタク
リル酸含有物を第１級および／または第２級のアミノ基
含有化合物により処理し、強酸性陽イオン交換樹脂によ
り処理した後、ホルムアルデヒド含有物を添加して強酸
性陽イオン交換樹脂を充填した固定床に流通させて処理
したものを蒸留することを特徴とするメタクリル酸の精
製方法にある。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の精製対象であるメタクリ
ル酸含有物は、炭素数４の化合物を気相接触酸化して得
られるものである。ここで炭素数４の化合物としては、
例えば、イソブタン、イソブチレン、第３級ブチルアル
コール、メチル第３級ブチルエーテル、メタクロレイ
ン、イソブチルアルデヒド、イソ酪酸等が挙げられる。
メチル第３級ブチルエーテルの炭素数は５であるが、気
相接触酸化の際に直ちに分解して、炭素数４のイソブチ
レンおよび／または第３級ブチルアルコールが得られる
ことから、ここでは炭素数４の化合物として取り扱う。

【０００９】炭素数４の化合物を気相接触酸化して得ら
れるメタクリル酸含有物としては、例えば、メタクロレ
インを気相接触酸化して得られるメタクリル酸水溶液に
対して抽出および蒸留等の分離精製を行い、メタクリル
酸の含有率を約５０重量％以上に濃縮したものが挙げら
れるが、これに制限されるものではない。

【００１０】炭素数４の化合物を気相接触酸化して得ら
れるメタクリル酸含有物は、最初に第１級および／また
は第２級のアミノ基含有化合物により処理される。以
下、この工程をアミン類処理という。

【００１１】アミン類処理で用いられる第１級または第
２級のアミノ基含有化合物としては、脂肪族および芳香
族アミンのいずれでもよく、１分子中に複数個のアミノ
基を有するアミン類、アンモニア、ヒドラジンおよびそ
の誘導体、さらにはヒドロキシルアミンおよびその無機
酸塩等の化合物もこれに含まれる。このような第１級ま
たは第２級のアミノ基含有化合物としては、例えば、プ
ロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシ
ルアミン、ジエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、
ジイソプロピルアミン、メチルエチルアミン、エチレン
ジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジア
ミン、ペンタメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル
エチレンジアミン、エタノールアミン、ヘキサメチレン
ジアミン、ジエチレントリアミン、テトラエチレンペン
タミン、アニリン、トルイジン、Ｎ−エチルアニリン、
Ｎ−プロピルアミン、ジフェニルアミン、フェニレンジ
アミン、Ｎ−メチルフェニレンジアミン、ベンジルアミ
ン、フェネチルアミン、アニシジン等が挙げられる。

【００１２】第１級および／または第２級のアミノ基含
有化合物は、単独で用いてもよいが、２種類以上の化合
物を適宜組み合わせて用いてもよい。また、第１級およ
び／または第２級のアミノ基含有化合物の添加量は、メ
タクリル酸含有物１００重量部に対して、０．００１〜
１重量部、特に０．００５〜０．８重量部の範囲が好ま
しい。

【００１３】アミン類処理は通常熱処理を必要とし、５
０〜１５０℃、特に８０〜１３０℃の温度で熱処理を行
うことが好ましい。このときの処理時間は５分〜５時
間、特に１５分〜３時間の範囲が好ましい。アミン類処
理の方法としては、例えば、メタクリル酸含有物に第１
級および／または第２級のアミノ基含有化合物を添加し
て、所定の温度に加熱した後、好ましくは混合物を撹拌
しながら一定時間保持する方法が挙げられるがこれに限
定されるものではない。

【００１４】アミン類処理を行った液は、そのまま次の
処理を行ってもよいが、蒸留した後に次の処理を行った
方が好ましい結果が得られる。

【００１５】アミン類処理を行った液は、次に強酸性陽
イオン交換樹脂により処理される。以下、この工程をイ
オン交換樹脂処理という。ここで強酸性陽イオン交換樹
脂としては、通常スルホン酸基を有するものが用いら
れ、そのイオン交換容量および架橋度などに関して特に
制限はない。イオン交換樹脂処理の方式は回分式および
連続式のいずれでもよいが、工業的には強酸性陽イオン
交換樹脂を充填した固定床にメタクリル酸含有物を流通
させる連続式が好ましい。強酸性陽イオン交換樹脂の使
用量は回分式ではメタクリル酸含有物１００重量部に対
して、０．１〜５０重量部、特に１〜３０重量部の範囲
が好ましく、連続式ではメタクリル酸含有物の流通量は
強酸性陽イオン交換樹脂に対して空間速度で０．０１〜
１０ｈｒ^-1、特に０．０５〜５ｈｒ^-1の範囲が好まし
い。処理温度は２０〜１５０℃、特に４０〜１３０℃の
範囲が好ましい。処理時間は５分〜５時間、特に１５分
〜３時間の範囲が好ましい。

【００１６】続いて、イオン交換樹脂処理された液は、
ホルムアルデヒド含有物が添加され、強酸性陽イオン交
換樹脂を充填した固定床に流通させることにより処理さ
れる。以下、この工程をホルムアルデヒド処理という。

【００１７】ホルムアルデヒド処理で用いられるホルム
アルデヒド含有物としては、ホルムアルデヒド、ホルム
アルデヒド溶液のほか、パラホルムアルデヒド等のホル
ムアルデヒドを生成し得る化合物であれば何れも使用で
きるが、通常はホルマリンとして市販されているホルム
アルデヒド水溶液が用いられる。ホルムアルデヒド含有
物の使用量は、メタクリル酸含有物中のホルムアルデヒ
ド含有率が１０〜１００００ｐｐｍ、特に５０〜５００
０ｐｐｍとなる量が好ましい。

【００１８】ホルムアルデヒド含有物を単独で用いた場
合には微量不純物の除去効果が乏しく、強酸性陽イオン
交換樹脂による処理を併せて行う必要がある。ここで強
酸性陽イオン交換樹脂としては、前記のイオン交換樹脂
処理で使用したものと同様に、通常スルホン酸基を有す
るものが用いられ、そのイオン交換容量および架橋度な
どに関して特に制限はない。また強酸性イオン交換樹脂
の種類は、前記のイオン交換樹脂処理で使用したものと
同じでも異なっていてもよい。

【００１９】強酸性陽イオン交換樹脂による処理は、こ
れを充填した固定床にホルムアルデヒド含有物を添加し
たメタクリル酸含有物を流通させて行う。流通量は強酸
性陽イオン交換樹脂に対して空間速度で０．０１〜１０
ｈｒ^-1、特に０．０５〜５ｈｒ^-1の範囲が好ましい。処
理温度は２０〜１５０℃、特に４０〜１３０℃の範囲が
好ましい。処理時間は５分〜５時間、特に１５分〜３時
間の範囲が好ましい。

【００２０】本発明において、上記３つの工程により処
理された液は、最終的に常法の蒸留によって精製され
る。この蒸留工程において、未反応の処理剤、処理剤と
着色要因物質および重合阻害要因物質との反応物が分離
除去される。蒸留工程においては、例えば、フェノチア
ジン、ベンゾフェノチアジン等の重合禁止剤を添加して
おくことが好ましい。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説
明するが、これらに限定されるものではない。下記実施
例および比較例におけるメタクリル酸の純度は重量百分
率を意味する。

【００２２】メタクリル酸の回収率は、 回収率（％）=Ｂ／Ａ×１００ により定義され、式中のＡおよびＢは、 Ａ：精製処理前の粗製メタクリル酸含有物に含まれるメ
タクリル酸の重量 Ｂ：精製処理後の精製メタクリル酸に含まれるメタクリ
ル酸の重量 を意味する。

【００２３】誘導期間の測定は次のように行った。すな
わち、試験管に測定対象の精製メタクリル酸１００ｍ
ｌ、ヒドロキノンモノメチルエーテル５ｍｇおよび重合
促進剤として過酸化ベンゾイル０．１ｇを加えて溶解す
る。これに水１０ｍｌを加え、温度６５℃の恒温槽に浸
漬し、熱電対を用いて試験管内の液温を測定する。液温
が６５℃より上昇した時点、つまり重合熱の発生し始め
た時点を測定し、恒温槽に浸漬してから重合開始までに
要した時間を誘導期間とする。重合性能は誘導期間が短
いものほど優れている。

【００２４】［実施例１］イソブチレンを出発原料とし
て気相接触酸化によって得られたメタクリル酸を抽出お
よび蒸留によって精製し、純度９９．２％の粗メタクリ
ル酸を得た。この粗メタクリル酸の色数はAPHA６３であ
った。この粗メタクリル酸１００ｇに重合禁止剤として
フェノチアジン０．０５ｇを添加し、これにエチレンジ
アミン０．０５ｇを添加して１００℃で２時間処理し
た。次いで１０mmHg減圧下で単蒸留し、得られたメタク
リル酸に重合禁止剤としてハイドロキノン０．０２ｇを
添加し、強酸性陽イオン交換樹脂アンバーリスト１５E
（ロームアンドハース社製）２．５ｇを添加し、１００
℃で１時間処理した。処理液からデカンテーションによ
ってイオン交換樹脂を取り除いた液に、３５重量％のホ
ルムアルデヒド水溶液をホルムアルデヒドの含有率が１
００ｐｐｍとなるように添加した。５ｇのアンバーリス
ト１５Eを固定したガラス製Ｕ字管を８０℃の恒温中に
保持し、ホルムアルデヒドを添加したメタクリル酸を空
間速度０．２ｈｒ^-1で連続的に流通させた。次いで、こ
の通過液を１０mmHg減圧下で単蒸留して精製メタクリル
酸を得た。得られた精製メタクリル酸の回収率は９４
％、色数はAPHA３、誘導期間は８．０分であった。

【００２５】［実施例２］実施例１でエチレンジアミン
０．０５ｇの代わりに、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルエチレン
ジアミン０．１０ｇを使用した以外は実施例１と同じ条
件で処理を行い精製メタクリル酸を得た。得られた精製
メタクリル酸の回収率は９４．１％、色数はAPHA３、誘
導期間は８．５分であった。

【００２６】［実施例３］実施例１でエチレンジアミン
０．０５ｇの代わりに、ヒドラジン０．０３ｇおよび
Ｎ，Ｎ’−ジフェニルエチレンジアミン０．０５ｇを使
用した以外は実施例１と同じ条件で処理を行い精製メタ
クリル酸を得た。得られた精製メタクリル酸の回収率は
９３．８％、色数はAPHA３、誘導期間は８．３分であっ
た。

【００２７】［実施例４〜１０］ホルムアルデヒド処理
工程におけるホルムアルデヒドの含有率および処理温度
を表１の条件に変更した以外は、実施例１と同じ条件で
処理を行い精製メタクリル酸を得た。その結果を表１に
併せて示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】［比較例１］実施例１において、陽イオン
交換樹脂処理を省略すると、精製メタクリル酸の回収率
は９３．９％、色数はAPHA５、誘導期間は２０分であっ
た。このように、実施例１に比べて色数および誘導期間
がともに悪化した。

【００３０】［比較例２］比較例１において、ホルムア
ルデヒドの含有率を５００ｐｐｍに増量したところ、精
製メタクリル酸の回収率は８５．７％、色数はAPHA４、
誘導期間は１２分であった。このように、比較例１に比
べて色数および誘導期間は改善されるが、実施例１に比
べると不十分であり、回収率は比較例１よりもむしろ悪
化した。

【００３１】［比較例３］実施例１において、ホルムア
ルデヒド処理を省略すると、精製メタクリル酸の回収率
は９３．７％、色数はAPHA１２、誘導期間は９．２分で
あった。このように、実施例１に比べて色数が悪化し
た。

【００３２】［比較例４］比較例３において、エチレン
ジアミンの使用量を０．５ｇに増量したところ、精製メ
タクリル酸の回収率は８１％、色数はAPHA３、誘導期間
は８．５分であった。このように、比較例３に比べて色
数および誘導期間は改善されるが、回収率はむしろ悪化
した。

【００３３】［比較例５］実施例１において、アミン類
処理を省略すると、精製メタクリル酸の回収率は９４．
３％、色数はAPHA１５、誘導期間は１２分であった。こ
のように、実施例１に比べて色数および誘導期間が悪化
した。

【００３４】

【発明の効果】本発明の方法を用いると、従来の方法に
比べて少量の処理剤で、着色が少なく重合性能の優れた
メタクリル酸を得ることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭素数４の化合物の気相接触酸化反応で
   得られたメタクリル酸含有物を蒸留により精製する方法
   において、あらかじめメタクリル酸含有物を第１級およ
   び／または第２級のアミノ基含有化合物により処理し、
   強酸性陽イオン交換樹脂により処理した後、ホルムアル
   デヒド含有物を添加して強酸性陽イオン交換樹脂を充填
   した固定床に流通させて処理したものを蒸留することを
   特徴とするメタクリル酸の精製方法。