トップ :: C 化学 冶金 :: C07 有機化学




【発明の名称】 ミカエル型付加物の分解方法
【発明者】 【氏名】渋沢 文生
【住所又は居所】兵庫県姫路市網干区興浜字西沖９９２番地の１ 株式会社日本触媒内

【氏名】世良田 直紀
【住所又は居所】兵庫県姫路市網干区興浜字西沖９９２番地の１ 株式会社日本触媒内

【氏名】坂元 一彦
【住所又は居所】兵庫県姫路市網干区興浜字西沖９９２番地の１ 株式会社日本触媒内
【要約】 【課題】ミカエル型付加物の分解方法を提供する。

【解決手段】ミカエル型付加物をＮ−オキシル化合物存在下で反応し、アクリル酸及び／またはアクリル酸エステル、および／またはアルコールに分解することを特徴とするミカエル型付加物の分解方法、およびアクリル酸またはアクリル酸エステルの製造工程で発生するミカエル型付加物を回収する工程、該回収したミカエル型付加物を上記分解方法で分解する工程とを含むことを特徴とする、アクリル酸および／またはアクリル酸エステルの製造方法である。原料の効率的な利用を図ることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 下記式［Ｉ］または［ＩＩ］で示されるアクリル酸および／またはアクリル酸エステルのミカエル型付加物をＮ−オキシル化合物の存在下で反応させ、アクリル酸および／またはアクリル酸エステル、および／またはアルコールに分解することを特徴とするアクリル酸および／またはアクリル酸エステルのミカエル型付加物の分解方法。
【化１】

（但し、式中、ｎは１〜５の整数を表し、Ｒ1は、水素原子またはアルキル基を表し、−Ｘ−は−ＣＨ2ＣＨ2−または−ＣＨ（ＣＨ3）−を表す。但し、ｎが２以上の場合、複数の−Ｘ−は同一であっても異なっていてもよい。）
【化２】

（但し、式中、ｍは１〜５の整数を表し、Ｒ2およびＲ3は、それぞれ独立して水素原子またはアルキル基を表し、−Ｘ−は−ＣＨ2ＣＨ2−または−ＣＨ（ＣＨ3）−を表す。但し、ｍが２以上の場合、複数の−Ｘ−は同一であっても異なっていてもよい。）
【請求項２】 該Ｎ−オキシル化合物に加え、さらにアルカリ金属塩化合物および／またはアルカリ土類金属塩化合物の存在下に反応を行うことを特徴とする、請求項１記載のアクリル酸および／またはアクリル酸エステルのミカエル型付加物の分解方法。
【請求項３】 アクリル酸またはアクリル酸エステルの製造工程で発生するアクリル酸および／またはアクリル酸エステルのミカエル型付加物を回収する工程および、該回収したアクリル酸および／またはアクリル酸エステルのミカエル型付加物を請求項１または２に記載の分解方法で分解する工程を含むことを特徴とする、アクリル酸および／またはアクリル酸エステルの製造方法。
【請求項４】 該アクリル酸および／またはアクリル酸エステルのミカエル型付加物を分解する工程に次いで、該アクリル酸および／またはアクリル酸エステルのミカエル型付加物を分解して得たアクリル酸、アクリル酸エステルおよびアルコールから選ばれる少なくとも１種を、アクリル酸およびアクリル酸エステル製造工程のいずれかに戻す工程を含むことを特徴とする、請求項３記載のアクリル酸および／またはアクリル酸エステルの製造方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アクリル酸および／またはアクリル酸エステルのミカエル型付加物の分解方法であり、より詳細にはアクリル酸やそのエステルの製造時に、熱または触媒等の作用により副生するミカエル型付加物を、Ｎ−オキシル化合物の存在下でアクリル酸及び／またはアクリル酸エステル、および／またはアルコールの少なくとも１種に分解することを特徴とするミカエル型付加物の分解方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にアクリル酸及びそのエステルの製造時には、熱や触媒等の作用によって、アクリル酸やアクリル酸エステルの炭素−炭素二重結合にカルボン酸やアルコールが付加したミカエル型付加物が副生する場合がある。このようなミカエル型付加物としては、アクリル酸の２〜５程度の多量体やそのエステル、アルコキシプロピオン酸、アルコキシプロピオン酸エステル等がある。
【０００３】ミカエル型付加物の副生量が増大すると、アクリル酸及びアクリル酸エステルの製造プロセスにおける原料効率が低下し、製造コストが高くなるという好ましくない状況になる。また、プロセス内にミカエル型付加物が蓄積されると精製工程や製造工程にも大きな支障を与え、温度の上昇や副生物の発生によって製品の品質を劣化させる場合もある。このため、ミカエル型付加物は精製工程で濃縮してプロセス系外に排出し、焼却することが通常であるが、このような焼却は環境保全上も好ましくない。アクリル酸などの製造工程では、このようなミカエル型付加物を分解し、再利用する努力を行ってきた。
【０００４】例えば、このようなミカエル型付加物の分解方法として、アクリル酸またはアクリル酸エステルのオリゴマー、アルコキシプロピオン酸、アルコキシプロピオン酸エステル等が、熱的な分解や触媒によって分解されることは公知である。具体的には、特開昭４９−５５６１４号公報にはアクリル酸をアルコールでエステル化する際に副生するミカエル型付加物を１８０℃以上で加熱してモノマーに分解する方法が開示されている。また、特公昭４５−１９２８１号公報には、アクリル酸の仕上げ工程で生じる残渣を、触媒である第１級もしくは第３級アミノ基を有する化合物または第３級フォスフィンの存在下で加熱してアクリル酸を製造する方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これらの方法はかなりの高温を要する一方、アクリル酸としての回収率が低い。また、高い回収率を得ようとすると副反応が進み、アクリル酸やアクリル酸エステルの品質を低下させる高沸点物質や軽沸点物質等の副生物が多量に生成し、結果的にアクリル酸を高収率で回収することは困難である。
【０００６】更に、特開平３−１７８９４９号公報には、アクリル酸及びそのエステル製造時に副生するミカエル型付加物を固体酸の存在下で２００℃以上の高温で接触分解させるモノマーの回収方法が記載されている。この方法ではミカエル型付加物の分解率は高いものの、やはり高温で反応するために軽沸点物質などの副生物の生成率が高く、製品の品質上好ましくない。また、固液反応であるため、被毒による触媒活性の低下も著しい。加えて、上記いずれの方法も高温反応のために残渣が高粘度となり、長期滞留によって最終的に固化するためその処理が極めて困難になるいう欠点がある。このような状況下、ミカエル型付加物を有用なアクリル酸、そのエステル、またはアルコールの少なくとも１種に変換して、これを効率よく回収し、または利用することが望まれる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、アクリル酸やそのエステルの製造工程で発生するミカエル型付加物の分解方法について検討した結果、該化合物がアクリル酸等の製造工程の条件下で、Ｎ−オキシル化合物の存在によって、低温度、高収率、かつ軽沸点物質などの副生成物の生成や反応液の増粘化・ゲル化を防止しつつ、ミカエル型付加物を有用成分に分解すること、およびその分解生成物が、アクリル酸やそのエステルまたは該エステルに対応するアルコールであることを見出し本発明を完成させた。従前には、アクリル酸等の製造工程におけるＮ−オキシル化合物によるミカエル型付加物の分解活性は、全く知られていなかった。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明は、ミカエル型付加物をＮ−オキシル化合物存在下で反応させ、アクリル酸及び／またはアクリル酸エステル、および／またはアルコールに分解することを特徴とするミカエル型付加物の分解方法に関するものである。
【０００９】本発明の対象となるミカエル型付加物は、アクリル酸やそのエステルの製造工程で副生するミカエル型付加物であり、下記式［Ｉ］や下記式［ＩＩ］で示される化合物である。
【００１０】
【化３】

【００１１】（但し、式中、ｎは１〜５の整数を表し、Ｒ1は、水素原子またはアルキル基を表し、−Ｘ−は−ＣＨ2ＣＨ2−または−ＣＨ（ＣＨ3）−を表す。但し、ｎが２以上の場合、複数の−Ｘ−は同一であっても異なっていてもよい。）
【００１２】
【化４】

【００１３】（但し、式中、ｍは１〜５の整数を表し、Ｒ2およびＲ3は、それぞれ独立して水素原子またはアルキル基を表し、−Ｘ−は−ＣＨ2ＣＨ2−または−ＣＨ（ＣＨ3）−を表す。但し、ｍが２以上の場合、複数の−Ｘ−は同一であっても異なっていてもよい。）
式［Ｉ］、［ＩＩ］中のＲ1、Ｒ2、Ｒ3で示すアルキル基は、アクリル酸エステルを製造する際の原料アルコールに由来するものである。具体的には、直鎖状または分岐状のアルキル基、アルキル基の水素原子に芳香族基が置換したアルキル基や、アルキル基の水素原子にシクロアルキル基が置換したシクロ環含有アルキル基等が例示できる。Ｒ1、Ｒ2およびＲ3で示すアルキル基としては、炭素数１〜８のアルキル基、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−ブチル基、ｔ−ブチル基、プロピル基、２−エチルへキシル基や、メチル基にフェニル基が結合したベンジル基、メチル基にシクロペンタンが結合した２−シクロペンチルメチル基等がある。本発明では、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3としては、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基、エチル基、ｎ−ブチル基、ｔ−ブチル基もしくは２−エチルへキシル基であることが好ましい。これらが、アクリル酸やそのエステルの製造工程で副生する化合物だからである。
【００１４】また、−Ｘ−は、−ＣＨ2ＣＨ2−または−ＣＨ（ＣＨ3）−であり、ｎは１〜５の整数、より好ましくは１〜２である。アクリル酸やアクリル酸エステルの製造工程では、これらの二量体、三量体の副生率が高いからである。なお、式［ＩＩ］中のｍは１〜５の整数であり、より好ましくは１〜２である。アクリル酸エステルの製造工程では、アルコシキプロピオン酸、およびエステル等の副生率が高いからである。このようなミカエル型付加物は、アクリル酸やアクリル酸エステルの製造工程で副生するが、本発明によればこれらを有用なアクリル酸類、すなわちアクリル酸、アクリル酸エステルまたはアルコールの少なくとも１種として効率よく回収することができるため、アクリル酸やそのエステル類の製造プロセスにおける実質的な収率を向上させることができる。
【００１５】本発明は、上記ミカエル型付加物をＮ−オキシル化合物の存在下に分解するものであるが、このようなＮ−オキシル化合物としては、上記ミカエル型付加物を分解する触媒活性を有するものを広く使用することができ、一般に知られているＮ−オキシル化合物を用いることができる。これらのなかでも、４，４’，４”−トリス−（２，２，６，６−テトラメチルピペリジノオキシル）フォスファイトならびに下記式（１）で表される２，２，６，６−テトラメチルピペリジノオキシル類：【００１６】
【化５】

【００１７】（ただし、式（１）中、Ｒ1はＣＨ2、ＣＨＯＨ、ＣＨＣＨ2ＯＨ、ＣＨＣＨ2ＣＨ2ＯＨ、ＣＨＯＣＨ2ＯＨ、ＣＨＯＣＨ2ＣＨ2ＯＨ、ＣＨＣＯＯＨ、またはＣ＝Ｏを示し、Ｒ2は水素原子またはＣＨ2ＯＨを示す）で示す化合物の１種または２種以上を用いることが好ましい。
【００１８】本発明においては、Ｎ−オキシル化合物に加え、Ｎ−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン化合物、例えば、１，４−ジヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、１−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン等、２，２，６，６−テトラメチルピペリジン化合物、例えば、２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン等の１種以上を併用することができる。なお、Ｎ−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン化合物や２，２，６，６−テトラメチルピペリジン化合物は、市販されるＮ−オキシル化合物製品中に不純物として含有される場合があるが、このような場合には市販のＮ−オキシル化合物の使用によって、併せてＮ−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン化合物や２，２，６，６−テトラメチルピペリジン化合物を併用したことになる。
【００１９】本発明の特徴は、ミカエル型付加物をＮ−オキシル化合物の存在下に、アクリル酸および／またはアクリル酸エステル、および／またはアルコールに分解する点にあるが、特に分解によって生成したアルコールが分子内脱水反応や分子間脱水反応によってアルケンやエーテルなどの副生物を生じにくいという利点がある。
【００２０】Ｎ−オキシル化合物の好ましい使用量は、転化効率及びコスト面より、式［Ｉ］または［ＩＩ］で示すミカエル型付加物の合計量に対して０．０１〜２０質量％、好ましくは０．１〜１０質量％、特に好ましくは１〜６質量％が適当である。この際、Ｎ−オキシル化合物の添加方法としては特に制限はなく、これを溶媒に溶解させて供給するほか、固化した状態で、または気化した状態で該分解槽に供給してもよく、また、これを直接該分解槽に供給、あるいは前段のいずれかの工程で添加することも可能である。例えば、溶解した状態で作用させる方法としては、適当な溶剤にＮ−オキシル化合物を溶かして液状にして供給する。また、気化した状態で作用させる方法としては、Ｎ−オキシル化合物を気化または昇華したものを、該分解槽に連通する配管経路内に供給して混合させてもよい。また、上記Ｎ−オキシル化合物を溶解できる溶剤としては、アクリル酸、アクリル酸エステル、アルコールや水、ベンゼン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ｎ−ヘキサン、ヘプタン等、これらの混合物を使用することもできる。
【００２１】また、本発明では、該Ｎ−オキシル化合物に加え、さらにアルカリ金属塩化合物および／またはアルカリ土類金属塩化合物を併用して反応を行うこともできる。併用によってアクリル酸二量体の転化率、選択率とも向上する。このようなアルカリ金属塩化合物としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウムの塩化合物があり、優れたアクリル酸のミカエル型付加物の分解性を有する点で、リチウム、ナトリウム、カリウムの塩化合物を使用することが好ましい。具体的には、アクリル酸ナトリウム、アクリル酸カリウム、アクリル酸リチウムなどのアクリル酸塩；水酸化ナトリム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなどの水酸化物；水素化ホウ素ナトリウム、水素化ナトリウムなどの水素化物；フッ化ナトリウム、塩化ナトリウム、臭素化ナトリウム、ヨウ化ナトリウムなどのハロゲン化物；過酸化ナトリウム、超酸化ナトリウムなどの酸素化合物；硫化ナトリウム等の硫化物；ナトリウムアミド、アジ化ナトリウムなどの窒素化合物；次塩素酸ナトリウム等の酸素酸塩；Ｒを炭素数１〜５のアルキル基とした場合にＲＯＮａで表されるアルコキシド、その他アルカリ金属の硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩、炭酸塩、ケイ酸塩、シュウ酸塩、酢酸塩などのいずれであってもよい。
【００２２】また、アルカリ土類金属塩化合物としては、べリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウムの塩化合物があり、優れたアクリル酸のミカエル型付加物の分解性を有する点でマグネシウム、カルシウム、バリウムの塩化合物を使用することが好ましい。具体的には、アクリル酸カルシウム、アクリル酸マグネシウム、アクリル酸バリウムなどのアクリル酸塩；水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化バリウムなどの水酸化物；水素化カルシウムなどの水素化物；フッ化カルシウム、塩化カルシウム等の塩化物その他、アルカリ土類金属の硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩、炭酸塩、ケイ酸塩、シュウ酸塩、酢酸塩などのいずれであってもよい。本発明では、アルカリ金属またはアルカリ土類金属のアクリル酸塩を使用することが好ましい。イオン解離後のアクリル酸を製造目的化合物として使用することができるからである。
【００２３】添加量は、アルカリ金属塩化合物および／またはアルカリ土類金属塩化合物の合計量として、式［Ｉ］または［ＩＩ］で示すミカエル型付加物の合計量に対して０．０１〜１０質量％、好ましくは０．０５〜５質量％、特に好ましくは０．１〜２質量％である。０．０１質量％を下回ると効率が低下し、目的とするアクリル酸類への転化効率が十分得られなくなり、その一方、１０質量％を越えると高粘度残渣を生じ、工業的に好ましくない状況を生じるおそれがあるからである。
【００２４】アルカリ金属塩塩化合物および／またはアルカリ土類金属塩化合物の添加方法としては特に制限はなく、アルカリ金属塩化合物および／またはアルカリ土類金属塩化合物を含む化合物の１種または２種以上を併用して、アクリル酸やアクリル酸二量体などのアクリル酸のミカエル型付加物を含む廃液に固化した状態でそのまま添加してもよく、また上記化合物を溶媒に溶解させて供給してもよい。また、Ｎ−オキシル化合物と同時に添加する必要もない。
【００２５】該化合物の投入個所は、これを直接アクリル酸のミカエル型付加物の分解槽に供給してもよいが、最終的にアルカリ金属塩化合物および／またはアルカリ土類金属塩化合物が含まれていればよく、該分解槽に循環する配管などからアルカリ金属塩化合物および／またはアルカリ土類金属塩化合物またはこれの溶解溶液を導入してもよい。例えば、溶解した状態で作用させる方法としては、適当な溶剤にアルカリ金属塩化合物および／またはアルカリ土類金属塩化合物を溶かして液状にして供給する。この液状にしたものは、噴霧する形態で投与してもよい。なお、アルカリ金属塩化合物および／またはアルカリ土類金属塩化合物を含む上記化合物を溶解できる溶剤としては、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタノール、エタノールなどのアルコール、水、ベンゼン、トルエン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等、これらの混合物を使用することもできる。
【００２６】ミカエル型付加物をＮ−オキシル化合物存在下またはアルカリ金属塩化合物および／またはアルカリ土類金属塩化合物の併用下で反応させる際の温度は、対象となるオリゴマーの種類や反応圧力によって異るものの、通常１００〜２５０℃、より好ましくは１２０〜２００℃、特に好ましくは１３０〜１８０℃の範囲である。該温度が２５０℃を越えると副反応が非常に増大する場合があり、収率の低下や軽沸点物質などの不純物が増加して製品品質を低下させる場合がある。さらに、高温での熱滞留によって高粘度の残渣が生じる場合があり、最終的に容器内で固化するという工業的に好ましくない状況を生じるおそれがある。特に、従来は、１８０℃以上の温度で分解する必要があったが、本発明によればこれよりも低い温度で効率的に有効成分に分解できるため、熱効率にも優れる。一方、該温度が１００℃を下回ると反応速度が遅くなるため効率が低下し、目的とするアクリル酸類への転化効率が十分得られないことがある。なお、該反応時の圧力については特に制限はなく、０．０１〜１０００ｋＰａ、より好ましくは０．１〜５００ｋＰａ、特に好ましくは１〜２００ｋＰａが適当である。
【００２７】本発明では、Ｎ−オキシル化合物存在下またはアルカリ金属塩化合物および／またはアルカリ土類金属塩化合物の併用下でミカエル型付加物を分解する反応で生成するアクリル酸またはアクリル酸エステル、アルコールなどの重合を防止するために、重合防止剤を使用することが好ましい。使用される重合防止剤としてはアクリル酸類の製造工程で一般的に広く使われているものを用いる事ができる。具体的には、例えば、ハイドロキノン、メトキシハイドロキノン、フェノチアジン、ヒドロキシアミンなどが挙げられる。また、分子状酸素の存在下で分解反応を行うと重合禁止効果を高めることが可能である。このような重合防止剤の量は特に限定はされないが、用いられる重合防止剤の総量をアクリル酸およびそのエステルの蒸発蒸気量に対して０．０１〜１５％（質量基準）とするのが好ましい。
【００２８】本発明の分解方法は、回分式、半連続式、連続式のいずれでも行うことができる。ここに連続式とは、Ｎ−オキシル化合物またはアルカリ金属塩化合物および／またはアルカリ土類金属塩化合物の存在下にミカエル型付加物の回収が連続的に行われ、かつ該ミカエル型付加物が分解される態様を意味する。このような連続式では、ミカエル型付加物の供給速度とその分解速度とが釣り合う事が望ましい。このような均衡を確保するには、反応蒸留という方法がある。また、連続法における分解槽滞留時間は、ミカエル型付加物の転化率の面から通常０．１〜６０時間、より好ましくは、５〜５０時間、特に好ましくは２０〜３０時間が適当である。滞留時間が６０時間を超えると副生成物の割合が高くなり性状が悪化する場合があり、分解槽を大きくする場合には設備コスト面で不利になる。一方、滞留時間が０．１時間未満であれば、十分な分解率が得られない場合がある。
【００２９】上記ミカエル型付加物は、アクリル酸および／またはアクリル酸エステルの製造工程において副生する成分であり、これらの分解物はアクリル酸および／またはアクリル酸エステルの原料化合物や目的物そのものである。従って、本発明の分解方法を、アクリル酸および／またはアクリル酸エステルの製造工程に組み込むことで、生産効率に優れ、かつ品質に優れるアクリル酸および／またはアクリル酸エステルを製造することができる。すなわち、本発明の第二は、アクリル酸またはアクリル酸エステルの製造工程で発生するアクリル酸および／またはアクリル酸エステルのミカエル型付加物を回収する工程、該回収したミカエル型付加物を本発明の第一の分解方法で分解する工程とを含むことを特徴とするアクリル酸および／またはアクリル酸エステルの製造方法であり、更に、該ミカエル型付加物を分解する工程についで、ミカエル型付加物を分解して得たアクリル酸、アクリル酸エステルおよびアルコールから選ばれる少なくとも１種を、該アクリル酸およびアクリル酸エステル製造のいずれかに戻す工程を含んでもよい。このようにミカエル型付加物を一旦系外に回収する工程を設けることで、アクリル酸やアクリル酸エステルの製造工程で弊害となる副生物を除去でき、該副生物による製造工程での温度上昇や製品の品質劣化などを回避することができる。その一方、この得られた分解物をアクリル酸やアクリル酸エステルの製造工程の系内に戻すことで、原料効率を向上させることができる。
【００３０】このようなミカエル型付加物を回収する工程と分解する工程とを含むアクリル酸の製造方法の一例として、図１を用いてプロピレンおよび／またはアクロレインを気相接触酸化してアクリル酸含有ガスを得た後に精製する方法を説明する。なお、ミカエル型付加物はアクリル酸よりも高沸点であるため、ミカエル型付加物はアクリル酸製造工程の高沸点物質含有画分に回収される。
【００３１】まず、プロピレン（１９０）と分子状酸素含有ガスとを反応器を上下のチャンバーに区切る中間管板を備えた接触気相反応器（１１０）に供給して接触気相酸化させアクリル酸含有ガスを得る。該反応ガスをアクリル酸捕集塔（１２０）に導入し、水と接触させてアクリル酸を水溶液中に捕集する。このアクリル酸含有溶液にはアクロレインが不純物として含まれているため、これをアクロレイン放散塔（１３０）に導入し、アクロレインを放散させ、水３０質量％、酢酸３．０質量％を含むアクリル酸水溶液を得る。次いで、アクロレイン放散塔（１３０）の塔底液を共沸脱水塔（１４０）に導入し、共沸溶剤を供給して脱水蒸留し、共沸脱水塔（１４０）の塔頂から水やアクリル酸の一部を留出させる。これによって、アクリル酸９７．５質量％、酢酸０．０３質量％、水０．０２質量％、その他２．４５質量％を含む塔底液を得る。次いで、この塔底液を、精製塔（１５０）に導入し、塔頂から製品アクリル酸（２００）を得る。該精製塔（１５０）の塔底液に、アクリル酸二量体等のミカエル型付加物を含む液で、アクリル酸二量体、アクリル酸三量体、アクリル酸、マレイン酸、その他の、安定剤、高沸点物質等が含まれている。
【００３２】本発明では、このミカエル型付加物を含む塔底液を、薄膜蒸発器（１７０）を備えた高沸分離塔（１６０）の中段に導入する。高沸分離塔（１６０）の塔底温度は、薄膜蒸発器（１７０）の操作温度によって制御しつつ、ミカエル型付加物を含む薄膜蒸発器（１７０）の缶液を熱分解槽（１８０）に導入する。この熱分解槽（１８０）に、Ｎ−オキシル化合物（４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジノオキシル）を分解槽（１８０）から得た廃液（３００）に対して２質量％となるように添加する。該分解槽内の温度は、１２０〜１５０℃であることが好ましく、分解槽（１８０）には保温または加温のために図示しない熱源を設けてもよい。また、分解液にはアクリル酸などが含まれるため、その一部を薄膜蒸発器（１７０）に循環し、高沸分離塔（１６０）の塔頂からアクリル酸を留出させ共沸脱水塔（１４０）に循環させる。なお、分解液の一部は、廃液（３００）として系外に抜き出す。
【００３３】また、アクリル酸エステルの製造方法としては、接触気相酸化反応によってアクリル酸を製造し、次いでこれをエステル化するアクリル酸エステルの製造を一例として図２を用いて具体的に説明すると次のようになる。
【００３４】触媒として強酸性陽イオン樹脂を充填させたエステル化物生成器（１）に、ライン（Ｌ１１）からアクリル酸（１１）を供給し、ライン（Ｌ１０）からアルコール（１０）を供給して、該触媒を介してエステル化物を生成する。エステル化物生成器（１）内には、エステル化物製造原料であるアクリル酸、アルコールおよび反応生成物であるアクリル酸エステルおよび副生する水が含まれる。次いで、該反応液をライン（Ｌ１３）から酸分離塔（２）に導入し、高沸物質を含む塔底液を高沸分離塔（６）に導入し、塔頂からアクリル酸エステル、未反応アルコール、水などの軽沸点物質を留出させる。次いで、該留出物をライン（Ｌ１４）から油水分離器（７）に導入させると、アクリル酸エステルを含む油相と水やアルコール等を主成分とする水相とに分離される。そこで、該水相をアルコール回収塔（３）に移送すると共に、該油相をライン（Ｌ１６）によって軽沸物分離塔（４）に供給する。この際該油相の一部は、酸分離塔（２）に還流してもよい。一方、軽沸物分離塔（４）では、塔底からはアクリル酸エステルを抜き出し、ライン（Ｌ１８）を経て精製塔（５）へ供給し、塔頂からアクリル酸エステル製品（１２）を留出させる。なお、アルコール回収塔（３）の塔頂から留出させたアルコールは、ライン（Ｌ２２）から油水分離器（７）の油相に循環させる。また、軽沸物分離塔（４）の塔頂から留出した水、アルコールその他の軽沸点物質は、エステル化物生成器（１）の上部に備えた蒸留塔を介してエステル化物生成器（１）に循環させる。
【００３５】このようなアクリル酸エステルの製造工程において、高沸分離塔（６）に導入された酸分離塔（２）の塔底液にはアクリル酸等の原料成分と共に、アクリル酸二量体やそのエステル、アルコキシプロピオン酸及びアルコキシプロピオン酸エステル等のミカエル型付加物が含まれている。そこで、ミカエル型付加物を含む該塔底液を薄膜蒸発器（８）を備えた高沸分離塔（６）に導入して蒸留し、塔頂からアクリル酸を留出させて回収するとともに、該ミカエル型付加物を含む塔底液を薄膜蒸発器（８）に導入し、更に蒸留処理を行なって缶出液を得る。該缶出液をライン（Ｌ２０）から熱分解槽（９）に導入し、Ｎ−オキシル化合物を添加して加熱すると、ミカエル型付加物がアクリル酸やアルコールなどの原料成分や、アクリル酸エステルなどに分解される。該分解物を、薄膜蒸発器（８）に導入するとアルコール、アクリル酸、アクリル酸エステルが高沸分離塔（６）を経てその塔頂から留出するため、これをライン（Ｌ１９）、ライン（Ｌ１１）を経てエステル化物生成器（１）に循環する。特に、分解物の混合物をエステル化反応や酸分離の工程に戻すと、次工程以降で他成分が分離できるため好ましい。なお、蒸留、抽出等の方法でこれらの成分を分離して使用することもできる。
【００３６】本発明において「ミカエル型付加物を回収する工程」とは、ミカエル型付加物を含む分画を得る工程をいい、その後に該分画に含まれるミカエル型付加物が、Ｎ−オキシル化合物の存在下でアクリル酸および／またはアクリル酸エステル、またはアルコールに分解できればよく、ミカエル型付加物を含む分画を分解槽などに導入する工程が広く含まれる。
【００３７】なお、アクリル酸エステルの製造方法としては、アクリル酸とアルコールとを脱水反応させてエステルを得る方法であって、好ましいアルコールとしては、メタノール、エタノール、ｎ−ブタノール、イソブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔ−ブタノール、１−ペンタノール、２−ペンタノール、３−ペンタノール、シクロペンタノール、１−ヘキサノール、２−ヘキサノール、３−ヘキサノール、シクロヘキサノール、１−ヘプタノール、２−ヘプタノール、３−ヘプタノール、１−オクタノール、イソオクタノール、２−エチルヘキサノール、イソノニルアルコール、ラウリルアルコールなどの各種アルコールを挙げることができ、これらは直鎖状のものであっても分岐を有するものであってもよい。また、これらは１種を単独で使用する場合に限られず、２種以上を併用する場合であってもよい。
【００３８】本発明は、ミカエル型付加物をＮ−オキシル化合物を用いて分解する方法であるが、該ミカエル型付加物は上記のようにアクリル酸やそのエステルの製造工程で発生するものであるため、これらの製造工程に上記Ｎ−オキシル化合物を添加することで、本発明の分解方法によってミカエル型付加物を分解しつつ、アクリル酸やそのエステルを製造することができる。
【００３９】なお、本発明で分解の対象とするミカエル型付加物は、アクリル酸やそのエステルの製造工程で副生したミカエル型付加物に限られない。従って、バッチ式にミカエル型付加物をＮ−オキシル化合物存在下で反応させて、アクリル酸および／またはアクリル酸エステル、および／またはアルコールに分解してもよい。いずれの方法においても、上記反応温度や反応圧力内で分解させることができる。
【００４０】
【実施例】以下、本発明の実施例により具体的に説明する。
【００４１】（実施例１）バッチ反応によってミカエル型付加物を分解した。まず、冷却管付きの５００ｍｌ容の丸底フラスコに、触媒として１５ｇの４Ｈ−ＴＥＭＰＯ（４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジノオキシル）と３００ｇのミカエル型付加物（アクリル酸二量体（以下ＤＡＡと略記する）：６０質量％、アクリル酸：４質量％、ハイドロキノン：２質量％、その他高沸点不純物：３４質量％）を仕込み、撹拌しながら温度１４０℃で反応した。
【００４２】反応開始後、４時間後に分解液をガスクロマトグラフィーにより分析した。その結果を表１に示す。なお、表１において転化率と選択率は下記式によって算出した。
【００４３】
【数１】

【００４４】（実施例２）実施例１において、４−ＴＥＭＰＯ量を１４．９ｇとし、更に１，４−ジヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン０．１ｇを加えた以外は、実施例１と同様にしてミカエル型付加物の分解反応を行なった。結果を表１に示す。
【００４５】（実施例３）バッチ反応によってミカエル型付加物を分解した。実施例１において触媒としてさらに３ｇの水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を加えたこと以外は実施例１と同様にミカエル型付加物の分解を行った。その結果を表１に示す。尚、ミカエル型付加物の組成は、実施例１と同様であった。
【００４６】（実施例４）分解蒸留によってミカエル型付加物を分解した。まず、上部に２０段の蒸留塔を設置した撹拌機付きの分解槽（１０００ｍｌフラスコ）にミカエル型付加物（ＤＡＡ：６０質量％、アクリル酸：４質量％、ハイドロキノン：２質量％、その他高沸点不純物：３４質量％）５００ｇを仕込み、操作圧力３５ｈＰａ、分解槽温度が１４０℃になるように制御し、該ミカエル型付加物を２４５ｇ／ｈ、４Ｈ−ＴＥＭＰＯを５ｇ／ｈで連続的に投入した。同時に蒸留塔上部より分解により生成したアクリル酸およびアクリル酸エステルを留出させ、還流比１の条件になった時点で留出液及び分解槽抜き出し液をガスクロマトグラフィーにより分析した。その結果を表１に示す。
【００４７】（実施例５）実施例１と同様に冷却管付きの５００ｍｌ容の丸底フラスコに触媒として１５ｇの４Ｈ−ＴＥＭＰＯ（４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジノオキシル）、３００ｇのアルコキシプロピオン酸を含むミカエル型付加物を仕込み、撹拌しながら温度１５０℃、常圧で反応した。反応開始後、４時間後に分解液をガスクロマトグラフィーにより分析した。結果を表１に示す。
【００４８】尚、ミカエル型付加物の組成は、β−ｎ−ブトキシプロピオン酸ｎ−ブチル（ＢＰＢ）：４６．５質量％、β−アクロイルオキシプロピオン酸ｎ−ブチル（ＡＰＢ）：２０質量％、フェノチアジン：２．５質量％及び、その他の高沸副生物：３１質量％である。
【００４９】（比較例１）バッチ反応によってミカエル型付加物を分解した。実施例１において４Ｈ−ＴＥＭＰＯを使用しない以外は実施例１と同様にミカエル型付加物の分解反応を行った。その結果を表１に示す。尚、ミカエル型付加物の組成は、実施例１と同様である。
【００５０】（比較例２）分解蒸留によってミカエル型付加物を分解した。実施例３において４Ｈ−ＴＥＭＰＯを使用せず、還流比０．９とした以外は実施例３と同様にミカエル型付加物の分解蒸留を行った。その結果を表１に示す。尚、ミカエル型付加物の組成は、実施例１と同様である。
【００５１】（比較例３）実施例４において４Ｈ−ＴＥＮＰＯを用いない以外は実施例４と同様にミカエル型付加物の分解反応を行ない、反応開始後、４時間後に分解液をガスクロマトグラフィーにより分析した。結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】

【００５３】（結果）表１より実施例１と実施例４では、比較例１や比較例２と比べて転化率が高く、アクリル酸および／またはアクリル酸エステルへの選択率が高かった。特に、温度１５０℃で処理した実施例５と比較例３とを比べると、４Ｈ−ＴＥＭＰＯが存在しない場合には、転化率および選択率の双方が低下した。また、実施例１と実施例３とを比較すると、Ｎ−オキシル化合物に加えてアルカリ金属塩化合物を添加すると、転化率および選択率を向上させることができた。
【００５４】（実施例６）図１に示すアクリル酸の製造フローに従って、アクリル酸を製造した。
【００５５】まず、プロピレン（１９０）と分子状酸素含有ガスとを反応器を上下のチャンバーに区切る中間管板を備えた接触気相反応器（１１０）に供給して接触気相酸化して得たアクリル酸含有ガスを、アクリル酸捕集塔（１２０）に導入し、水と接触させてアクリル酸を水溶液中に捕集した。このアクリル酸含有溶液には不純物としてアクロレインが含まれていた。該アクリル酸含有溶液をアクロレイン放散塔（１３０）に導入し、アクロレインを放散させ、水３０質量％、酢酸３．０質量％を含むアクリル酸水溶液を得た。
【００５６】このアクリル酸水溶液を段数５０段、段間隔１４７ｍｍのステンレス製シーブトレーを備え、塔頂部に留出管および還流液供給管、中央部段（２０段）に原料供給管および重合防止剤投入管、塔底部に塔底液抜き出し管および重合防止剤投入管を備えた内径１０５ｍｍの共沸脱水塔（１４０）に導入し、共沸溶剤としてトルエンを用いてアクリル酸溶液の蒸留を行った。
【００５７】定常運転時における運転状態は、共沸脱水塔（１４０）の塔頂温度５０℃、塔底温度１０５℃、塔頂圧力１７０ｈＰａ、還流比（単位時間当たりの還流液の全モル数／単位時間当たりの留出液の全モル数）１．４３、アクリル酸水溶液供給量１２トン／ｈであった。共沸脱水塔（１４０）の塔頂より留出した水相は酢酸７．５質量％、アクリル酸１．８質量％を含み、一方、塔底から抜き出される液は、アクリル酸９７．５質量％、酢酸０．０３質量％、水０．０２質量％、その他２．４５質量％を含み、トルエンは検出限度（１ｐｐｍ）以下であった。
【００５８】この塔底液を段数５０段のステンレス製シーブトレーの精製塔（１５０）に導入し、塔頂から製品アクリル酸（２００）を得た。定常時の運連条件は、塔頂操作圧３５ｈＰａ、還流比１．０、塔底温度９２℃、供給液量８．４トン／ｈであった。精製塔（１５０）の塔底液は、アクリル酸二量体等のミカエル型付加物を含む液で、アクリル酸二量体３０質量％、アクリル酸三量体５質量％、アクリル酸６０質量％、マレイン酸５質量％、その他の、安定剤、高沸点物質５質量％であった。
【００５９】このミカエル型付加物を含む塔底液を薄膜蒸発器（１７０）を備えた段数１５段のステンレス製シーブトレーの高沸分離塔（１６０）の中段に０．８トン／ｈで導入し、高沸分離塔（１６０）では、塔底温度が９０℃になるように、薄膜蒸発器（１７０）を制御し、操作圧３５ｈＰａ、還流比１の条件で運転した。さらにミカエル型付加物を含む薄膜蒸発器（１７０）の缶液を、熱分解槽（１８０）に導入した。ここにＮ−オキシル化合物（４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジノオキシル）を分解槽（１８０）のボトムから抜き出される該ミカエル型付加物を含む廃液（３００）に対して２質量％となるように添加し、該分解槽内の温度を１４０℃、圧力常圧とし、ミカエル型付加物をアクリル酸に分解した。
【００６０】この分解液の一部を薄膜蒸発器（１７０）に再び導入して、高沸分離塔（１６０）の塔頂よりアクリル酸を回収し共沸脱水塔（１４０）の供給液に回収した。一部は、廃液（３００）として系外に抜き出した。その結果、ミカエル型付加物の転化率は、８５％、選択率は、９５％であった。
【００６１】
【発明の効果】本発明によれば、ミカエル型付加物をＮ−オキシル化合物の存在下に反応させることで、アクリル酸やアクリル酸エステル、および／またはアルコールに分解することができる。このため該分解方法をアクリル酸やアクリル酸エステルの製造工程に組み込むことで、原料の利用効率を向上させて、収率を高めることができる。
【出願人】 【識別番号】０００００４６２８
【氏名又は名称】株式会社日本触媒
【住所又は居所】大阪府大阪市中央区高麗橋４丁目１番１号
【出願日】 平成１４年４月２５日（２００２．４．２５）
【代理人】 【識別番号】１０００７２３４９
【弁理士】
【氏名又は名称】八田 幹雄 （外４名）
【公開番号】 特開２００３−８９６７２（Ｐ２００３−８９６７２Ａ）
【公開日】 平成１５年３月２８日（２００３．３．２８）
【出願番号】 特願２００２−１２４３０２（Ｐ２００２−１２４３０２）