(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2021-12-27
(45)【発行日】2022-02-04
(54)【発明の名称】メタクロレインを調製するためのプロセス
(51)【国際特許分類】
C07C 45/75 20060101AFI20220128BHJP
C07C 47/22 20060101ALI20220128BHJP
C07C 51/235 20060101ALI20220128BHJP
C07C 57/055 20060101ALI20220128BHJP
C07C 67/39 20060101ALI20220128BHJP
C07C 69/54 20060101ALI20220128BHJP
C07B 61/00 20060101ALN20220128BHJP
【ＦＩ】
C07C45/75
C07C47/22 H
C07C51/235
C07C57/055 B
C07C67/39
C07C69/54 Z
C07B61/00 300
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2019562563
(86)(22)【出願日】2018-05-24
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2020-07-27
(86)【国際出願番号】 US2018034271
(87)【国際公開番号】W WO2018217961
(87)【国際公開日】2018-11-29
【審査請求日】2021-05-17
(31)【優先権主張番号】62/510,984
(32)【優先日】2017-05-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】590002035
【氏名又は名称】ローム アンド ハース カンパニー
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＨＭ ＡＮＤ ＨＡＡＳ ＣＯＭＰＡＮＹ
(74)【代理人】
【識別番号】110000589
【氏名又は名称】特許業務法人センダ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】チャクラバティ、リータム
(72)【発明者】
【氏名】クラプチェトフ、ドミトリー エイ．
(72)【発明者】
【氏名】シルバーノ、マーク エイ．
(72)【発明者】
【氏名】シウ、チンスオ
【審査官】西澤 龍彦
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１５／０６５６１０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１５／０４３８６１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１６／０７９０４４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１６／０４２０００（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０７Ｃ
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
メタクロレインを調製するためのプロセスであって、（ａ）触媒ストリームを提供するために、水およびアミン酸触媒を混合することと、
（ｂ）メタクロレイン、メタノール、および少なくとも８重量％の水を含む第１の中間ストリームを生成するために、前記触媒ストリーム、およびプロピオンアルデヒドと、ホルムアルデヒドと、メタノールと、を含む、反応ストリームを反応器に送ることと、
（ｃ）（ｉ）メタクロレイン、メタノール、アミン酸触媒、および少なくとも６５重量％の水を含む第１の水相と、（ｉｉ）水、少なくとも８５重量％のメタクロレイン、および５重量％未満のメタノール含む第１の有機相と、を生成するために、前記第１の中間ストリームを第１の相分離器に提供することと、
（ｄ）（ｉ）メタクロレイン、水、および６０重量％未満のメタノールを含む第２の中間ストリームと、（ｉｉ）アミン酸触媒を含む底部ストリームと、（ｉｉｉ）メタノールおよび水を含むサイドドローストリームと、を生成するために、第１の蒸留塔で前記第１の水相を蒸留することと、
（ｅ）（ｉ）メタクロレイン、水、および５５重量％未満のメタノールを含む第２の有機相と、（ｉｉ）第２の水相と、を生成するために、前記第２の中間ストリームおよび水を第２の相分離器に提供することと、
（ｆ）（ｉ）メタクロレインおよび２重量％未満のメタノールを含む第３の中間ストリームと、（ｉｉ）オーバーヘッドストリームと、を生成するために、第２の蒸留塔で前記第１の有機相および前記第２の有機相を蒸留することと、
（ｇ）（ｉ）少なくとも９７重量％の合計量のメタクロレインおよび水と、２重量％未満のメタノールと、酢酸、プロピオン酸、メタクロレイン二量体、および２－メチル－２－ペンテナールのうちの１つ以上を含む１重量％未満の不純物と、を含む、生成物ストリーム、ならびに（ｉｉ）廃棄物ストリームを生成するために、第３の蒸留塔で前記第３の中間ストリームを蒸留することと、
（ｈ）前記オーバーヘッドストリームの少なくとも一部を前記第１の相分離器に再循環させることと、
（ｉ）前記底部ストリームの少なくとも一部を前記触媒ストリームに再循環させることと、を含む、プロセス。
【請求項2】
前記プロピオンアルデヒドが、ヒドロホルミル化触媒の存在下で、エチレンをＣＯおよびＨ２と接触させることによって生成される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項3】
メタクリル酸を生成するために、酸化触媒の存在下で、前記メタクロレインを酸素含有ガスと接触させることを含むプロセスに、前記生成物ストリームの少なくとも一部を提供することをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項4】
メタクリル酸メチルを生成するために、エステル化触媒の存在下で、前記メタクリル酸をメタノールと接触させることを含むプロセスに、前記メタクリル酸を提供することをさらに含む、請求項３に記載のプロセス。
【請求項5】
メタクリル酸を生成するために、酸化触媒の存在下で、前記メタクロレインを酸素含有ガスと接触させることを含むプロセスに、前記生成物ストリームの少なくとも一部を提供することをさらに含む、請求項２に記載のプロセス。
【請求項6】
メタクリル酸メチルを生成するために、エステル化触媒の存在下で、前記メタクリル酸をメタノールと接触させることを含むプロセスに、前記メタクリル酸を提供することをさらに含む、請求項５に記載のプロセス。
【請求項7】
前記第１の相分離器が、１５℃未満の温度で操作される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項8】
前記第２の相分離器が、２５℃未満の温度で操作される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項9】
前記第２の相分離器に入る前記水の、前記第２の相分離器に入る前記第２の中間ストリームに対する比が、１：１０～１００：１である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項10】
前記第２の蒸留塔を出る前記第３の中間ストリームの、前記第２の蒸留塔に入る第１の有機相および前記第２の有機相の合計量に対する比が、１：１０～９：１０である、請求項１に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、乾燥メタクロレインを調製するためのプロセス、ならびにメタクリル酸およびメタクリル酸メチルを作製するためのプロセスに関する。
【背景技術】
【0002】
メタクロレイン（２－メチルプロプ－２－エナール、「ＭＡ」）は、メタクリル酸（「ＭＡＡ」）生成における一般的な中間体である。ＭＡは、ＵＳ４，４９６，７７０に開示されているように、例えば液相プロピオンアルデヒド縮合を介して、エチレン（Ｃ２）供給原料から生成され得る。ＭＡ生成物ストリームは、プロピオンアルデヒド縮合で使用されるホルムアルデヒドが供給されるメタノールを含む。そのようなメタノールは、酸素の存在下でＭＡを単一ステップでＭＡＡに変換するその後の酸化プロセスで有害となり得る。したがって、従来のプロセスからのＭＡストリームは、酸化プロセスの効率に悪影響を与え得る特定の不純物（例えば、プロピオンアルデヒド、ホルムアルデヒド、酢酸、ならびにプロピオン酸、メタクロレイン二量体、２－メチル－２－ペンテナール、および他のメタクロレインオリゴマーを含むが、これらに限定されない有機重質）を実質的に含まないことに加えて、下流の酸化プロセスの供給ストリームとして使用するために十分にメタノールを含まないことが必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
乾燥ＭＡを調製するための方法は、当該技術分野で説明されている。例えば、ＵＳ２０１６／０２２９７７９は、（ａ）ＭＡ、メタノール、および少なくとも８重量％の水を含む湿潤ＭＡストリームを相分離器に提供することと、（ｂ）ＭＡストリームを有機相と水相とに分離することと、（ｃ）有機相を蒸留して、ＭＡを含有する生成物ストリームおよび第１のオーバーヘッドストリームを生成することと、（ｄ）第１のオーバーヘッドストリームを相分離器に送り返すことと、（ｅ）水相を蒸留して、相分離器に再循環される第２のオーバーヘッドストリームを生成することと、を含む、プロセスを開示している。しかしながら、先行技術は、下流の酸化プロセスで使用するためのＭＡ生成物中のメタノール含量をさらに最小化するか、または酸化プロセスの効率に悪影響を与え得る特定の不純物をさらに最小化する方法を開示していない。
【0004】
したがって、ＭＡストリームが下流の酸化プロセスでの使用に好適な低メタノール含量を有する、エチレン（Ｃ２）供給原料から調製されるＭＡを調製しながら有害な不純物も除去するプロセスを開発する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一態様は、（ａ）水およびアミン酸触媒を混合して、触媒ストリームを提供することと、（ｂ）触媒ストリーム、およびプロピオンアルデヒドと、ホルムアルデヒドと、メタノールと、を含む、反応ストリームを反応器に送って、メタクロレイン、メタノール、および少なくとも８重量％の水を含む第１の中間ストリームを生成することと、（ｃ）第１の中間ストリームを第１の相分離器に提供して、（ｉ）メタクロレイン、メタノール、アミン酸触媒、および少なくとも６５重量％の水を含む第１の水相と、（ｉｉ）水、少なくとも８５重量％のメタクロレイン、および５重量％未満のメタノール含む第１の有機相と、を生成することと、（ｄ）第１の蒸留塔で第１の水相を蒸留して、（ｉ）メタクロレイン、水、および６０重量％未満のメタノールを含む第２の中間ストリームと、（ｉｉ）アミン酸触媒を含む底部ストリームと、（ｉｉｉ）メタノールおよび水を含むサイドドローストリームと、を生成することと、（ｅ）第２の中間ストリームおよび水を第２の相分離器に提供して、（ｉ）メタクロレイン、水、および５５重量％未満のメタノールを含む第２の有機相と、（ｉｉ）第２の水相と、を生成することと、（ｆ）第２の蒸留塔で第１の有機相および第２の有機相を蒸留して、（ｉ）メタクロレインおよび２重量％未満のメタノールを含む第３の中間ストリームと、（ｉｉ）オーバーヘッドストリームと、を生成することと、（ｇ）第３の蒸留塔で第３の中間ストリームを蒸留して、（ｉ）少なくとも９７重量％の合計量のメタクロレインおよび水と、２重量％未満のメタノールと、酢酸、プロピオン酸、メタクロレイン二量体、および２－メチル－２－ペンテナールのうちの１つ以上を含む１重量％未満の不純物と、を含む、生成物ストリーム、ならびに（ｉｉ）廃棄物ストリームを生成することと、（ｈ）オーバーヘッドストリームの少なくとも一部を前記第１の相分離器に再循環させることと、（ｉ）底部ストリームの少なくとも一部を前記触媒ストリームに再循環させることと、を含む、メタクロレインを調製するプロセスを提供する。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【発明を実施するための形態】
【0007】
本発明者らは、驚くべきことに、ＭＡストリームが下流の酸化プロセスでの使用に好適な低メタノール含量を有する、エチレン（Ｃ２）供給原料から調製されるメタクロレイン（「ＭＡ」）を調製しながら有害な不純物も除去するプロセスを発見した。
【0008】
本発明の一実施形態が、図１に示される。触媒ストリーム１０は、水およびアミン酸触媒を混合することによって提供される。特定の実施形態において、水および触媒は、触媒タンク内で混合される。アミン酸触媒は、プロピオンアルデヒドおよびホルムアルデヒドのメタクロレインへのマンニッヒ縮合を触媒することができる。マンニッヒ縮合プロセスは、例えば、米国特許第４，４９６，７７０号および米国特許第７，１４１，７０２号に記載されているように、当該技術分野において既知である。好適なアミン酸触媒としては、例えば、ジメチルアミンなどの２級アミン、および酢酸などの酸を含むものが挙げられる。
【0009】
アミン酸触媒の好適な酸としては、例えば、無機酸および有機モノ、ジ、またはポリカルボン酸が挙げられる。好適なカルボン酸としては、例えば、脂肪族Ｃ１～Ｃ１０モノカルボン酸、Ｃ２～Ｃ１０ジカルボン酸、Ｃ２～Ｃ１０ポリカルボン酸が挙げられる。特定の実施形態において、酸は、酢酸、プロピオン酸、メトキシ酢酸、ｎ－酪酸、イソ酪酸、シュウ酸、コハク酸、酒石酸、グルタル酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む。好適な無機酸としては、例えば、硫酸およびリン酸が挙げられる。
【0010】
アミン酸触媒の好適なアミンは、例えば、式ＮＨＲ２Ｒ３のものを含み、式中、Ｒ２およびＲ３は、各々独立して、Ｃ１～Ｃ１０アルキルであり、任意選択的に、エーテル、ヒドロキシル、第２級アミノ、もしくは第３級アミノ基で置換されるか、またはＲ２およびＲ３は、隣接する窒素と一緒になって、Ｃ５～Ｃ７複素環を形成し得、任意選択的に、さらなる窒素原子および／もしくは酸素原子を含み、任意選択的に、Ｃ１～Ｃ４アルキルもしくはＣ１～Ｃ４ヒドロキシアルキルによって置換される。特定の実施形態において、アミンは、ジメチルアミン、ジエチルアミン、メチルエチルアミン、メチルプロピルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジイソブチルアミン、メチルイソプロピルアミン、メチルイソブチルアミン、メチル－ｓｅｃ．－ブチルアミン、メチル－（２－メチルペンチル）－アミン、メチル－（２－エチルヘキシル）－アミン、ピロリジン、ピペリジン、モルホリン、Ｎ－メチルピペラジン、Ｎ－ヒドロキシエチルピペラジン、ピペラジン、ヘキサメチレンイミン、ジエタノールアミン、メチルエタノールアミン、メチルシクロヘキシルアミン、メチルシクロペンチルアミン、およびジシクロヘキシルアミンのうちの少なくとも１つ、ならびにそれらの組み合わせを含む。
【0011】
特定の実施形態において、アミン酸触媒は、ジメチルアミンおよび酢酸を含む。特定の実施形態において、アミン対酸のモル比は、得られるｐＨが２．５～７になるようなものである。例えば、特定の実施形態において、アミン酸触媒は、１０：１～１：１０、好ましくは５：１～１：５、およびより好ましくは１：１～１：１．２の量のジメチルアミン対酢酸のモル比を含む。
【0012】
マンニッヒ縮合反応は、触媒ストリーム１０、およびプロピオンアルデヒドと、ホルムアルデヒドと、メタノールとを含む反応ストリーム２０を反応器２００に送って、マンニッヒ縮合反応を介して、メタクロレインと、メタノールと、水とを含む第１の中間ストリーム３０を生成することによって行われる。反応は、反応が進行する任意の好適な条件下で行われ得る。例えば、反応は、少なくとも２０℃の温度および少なくとも大気圧で実施され得る。特定の実施形態において、反応は、液相で、１００℃超、例えば、１５０～２２０℃、および超大気圧、例えば、１０～８０バールで実施される。プロピオンアルデヒド対ホルムアルデヒドのモル比は、特に限定されない。例えば、特定の実施形態において、反応ストリーム２０は、１．１：１～１：２、好ましくは１．１：１～１：１．５、より好ましくは１．０５：１～１：１．０５の量のプロピオンアルデヒド対ホルムアルデヒドの比を含む。第１の中間ストリーム３０は、それが、第１の中間ストリーム３０の総重量に基づいて、少なくとも８重量％、または少なくとも１０重量％の水、または少なくとも２０重量％の水、または少なくとも４０重量％の水を含むという点において、「湿潤」メタクロレインストリームと見なされる。特定の実施形態において、反応ストリーム２０中に存在するメタノールおよびホルムアルデヒドは、ホルマリンの形態で提供される。特定の実施形態において、本発明の方法で利用されるホルマリンは、ホルマリンの総重量に基づいて、約３７重量％の量のホルムアルデヒドと、１０～１５重量％の量のメタノールとを含む飽和水溶液である。ホルマリン中に存在するメタノールは、酸素の存在下でメタクロレインをメタクリル酸に変換するその後の酸化プロセスで有害となり得る。本発明者らは、驚くべきことに、後に続く酸化プロセスのための原料として第１の中間供給ストリーム３０を下流で使用する前の、第１の中間供給ストリーム３０からのメタノールの効率的な除去が、本発明のプロセスによって有益に達成されることを見出した。
【0013】
したがって、第１の中間ストリーム３０は、第１の相分離器３００に送られて、有機相５０および水相４０を生成する。水相４０は、メタクロレイン、メタノール、アミン酸触媒、および主に水を含む。特定の実施形態において、水は、水相４０の総重量に基づいて、少なくとも６５重量％、好ましくは少なくとも７５重量％、より好ましくは少なくとも８０重量％の量で水相４０中に存在する。
【0014】
次いで、水相４０は、第１の蒸留塔４００で蒸留されて、第２の中間ストリーム６０、底部ストリーム４１、およびサイドドローストリーム４２を生成する。第２の中間ストリーム６０は、水、メタノール、およびメタクロレインを含む。特定の実施形態において、水は、第２の中間ストリーム６０の総重量に基づいて、６０重量％未満、好ましくは４０重量％未満、およびより好ましくは２０重量％未満の量で第２の中間ストリーム６０中に存在する。特定の実施形態において、メタクロレインおよび水は、第２の中間ストリーム６０の総重量に基づいて、４０重量％超、好ましくは６０重量％超、およびより好ましくは８０重量％超の量で第２の中間ストリーム６０中に存在する。底部ストリーム４１は、本発明の方法によって回収される触媒ストリーム１０のアミン酸触媒を含む。特定の実施形態において、底部ストリーム４１の少なくとも一部は、触媒ストリーム１０に再循環され、好ましい実施形態において、これは、触媒タンク１００内で混合される。サイドドローストリーム４２は、主に水と、プロセスからの特定の有機化合物とを含む。
【0015】
次いで、第２の中間ストリーム６０および水６１は、第２の相分離器５００に送られて、第２の有機相７０および第２の水相６２を生成する。第２の有機相７０は、メタクロレイン、水、およびメタノールを含む。特定の実施形態において、メタノールは、第２の有機相７０の総重量に基づいて、５５重量％未満、好ましくは３５重量％未満、およびより好ましくは１５重量％未満の量で第２の有機相７０中に存在する。特定の実施形態において、メタクロレインおよび水は、第２の有機相７０の総重量に基づいて、４５重量％超、好ましくは６５重量％超、およびより好ましくは８５重量％超の量で第２の有機相７０中に存在する。理論に拘束されることを望まないが、低温で第２の相分離器５００を操作すると、第２の有機相７０がより少ない量のメタノールを含むことをもたらし、これは、第２の有機相７０の下流の蒸留に有益であると考えられる。したがって、特定の実施形態において、第２の相分離器５００は、２５℃未満、好ましくは１５℃未満、およびより好ましくは１０℃未満の温度で操作される。特定の実施形態において、第２の相分離器５００に入る水６１の、第２の相分離器５００に入る第２の中間ストリーム６０との比は、１：１０～１００：１、好ましくは３：１０～１０：１、およびより好ましくは５：１０～１：１である。
【0016】
有機相５０は、水、メタノール、および主にメタクロレインを含む。特定の実施形態において、メタクロレインは、有機相５０の総重量に基づいて、少なくとも８５重量％、好ましくは少なくとも８８重量％、およびより好ましくは少なくとも９２重量％の量で有機相５０中に存在する。特定の実施形態において、メタノールは、有機相５０の総重量に基づいて、５重量％未満、好ましくは４重量％未満、およびより好ましくは３重量％未満の量で有機相５０中に存在する。理論に拘束されることを望まないが、低温で第１の相分離器３００を操作すると、有機相５０がより少ない量のメタノールを含むことをもたらし、これは、有機相５０の下流の蒸留に有益であると考えられる。したがって、特定の実施形態において、第１の相分離器３００は、１５℃未満、好ましくは１０℃未満、およびより好ましくは５℃未満の温度で操作される。
【0017】
次いで、第１の有機相５０および第２の有機相７０は、第２の蒸留塔６００で蒸留されて、第３の中間ストリーム８０およびオーバーヘッドストリーム５１を生成する。特定の実施形態において、第２の蒸留塔６００は、ストリッピングカラムとして操作され、液体が塔に還流されることなく、オーバーヘッド蒸気が凝縮される。特定の実施形態において、第２の蒸留塔６００を出る第３の中間ストリーム８０の、第２の蒸留塔６００に入る第１の有機相５０および第２の有機相７０の合計量との比は、１：１０～９：１０、好ましくは２：１０～８：１０、およびより好ましくは３：１０～７：１０である。第３の中間ストリーム８０は、水、メタノール、および主にメタクロレインを含む。特定の実施形態において、メタノールは、第３の中間ストリーム８０の総重量に基づいて、２重量％未満、好ましくは１重量％未満、およびより好ましくは０．５重量％未満の量で第３の中間ストリーム８０中に存在する。特定の実施形態において、メタクロレインは、第３の中間ストリーム８０の総重量に基づいて、少なくとも９０重量％、好ましくは９２重量％、およびより好ましくは９５重量％の量で第３の中間ストリーム８０中に存在する。オーバーヘッドストリーム５１は、水、メタノール、および主にメタクロレインを含む。特定の実施形態において、オーバーヘッドストリーム５１の少なくとも一部は、相分離器３００に再循環される。
【0018】
次いで、第３の中間ストリーム８０は、第３の蒸留塔７００で蒸留されて、生成物ストリーム９０および廃棄物ストリーム８１を生成する。生成物ストリーム９０は、水、メタノール、および主にメタクロレインを含む。特定の実施形態において、メタクロレインおよび水は、生成物ストリーム９０の総重量に基づいて、少なくとも９７重量％、好ましくは少なくとも９８重量％、およびより好ましくは少なくとも９９重量％の量で生成物ストリーム９０中に存在する。特定の実施形態において、メタノールは、生成物ストリーム９０の総重量に基づいて、２重量％未満、好ましくは１重量％未満、およびより好ましくは０．５重量％未満の量で生成物ストリーム９０中に存在する。廃棄物ストリーム８１は、プロセスからの望ましくない有機化合物、例えば、メタクロレイン二量体、２－メチル－２－ペンテナール、阻害剤、およびプロセスからの他の重質有機化合物を含む。
【0019】
阻害剤は、１つ以上の場所、例えば、触媒タンク１００、反応器２００、第１の相分離器３００、第２の相分離器５００、第１の蒸留塔４００、第２の蒸留塔６００、第３の蒸留塔７００、オーバーヘッドストリーム５１、および生成物ストリーム９０を通ってプロセスに導入され得る。好適な阻害剤としては、例えば、４－ヒドロキシ－２，２，６，６－テトラメチルピペリジン－１－オキシル（４－ヒドロキシ－ＴＥＭＰＯ）が挙げられる。
【0020】
特定の実施形態において、反応ストリーム１０中のプロピオンアルデヒドは、エチレンのヒドロホルミル化によって調製される。ヒドロホルミル化プロセスは、例えば、米国特許第４，４２７，４８６号、米国特許第５，０８７，７６３号、米国特許第４，７１６，２５０号、米国特許第４，７３１，４８６号、および米国特許第５，２８８，９１６号に記載されているように、当該技術分野において既知である。エチレンのプロピオンアルデヒドへのヒドロホルミル化は、ヒドロホルミル化触媒の存在下で、エチレンをＣＯおよび水素と接触させることを伴う。好適なヒドロホルミル化触媒としては、例えば、金属有機リン配位子錯体が挙げられる。好適な有機リン配位子としては、例えば、有機ホスフィン、有機ホスファイト、および有機ホスホルアミダイトが挙げられる。特定の実施形態において、ＣＯ対水素の比は、１：１０～１００：１、好ましくは１：１０～１０：１の範囲である。特定の実施形態において、ヒドロホルミル化反応は、－２５℃～２００℃、好ましくは５０℃～１２０℃の反応温度で実施される。
【0021】
特定の実施形態において、生成物ストリーム９０の少なくとも一部は、下流の酸化プロセスで利用される。酸化プロセスは、メタクリル酸を生成するのに十分な条件下で、酸化触媒の存在下でメタクロレインを酸素含有ガスと接触させることを含む。酸化プロセスは、例えば、米国特許第９，７５１，８２２号、米国特許第８，７１６，５２３号、米国特許公開第２０１６／００５１９７０号、および米国特許第７，９９９，１３３号に記載されているように、当該技術分野において既知である。生成物ストリーム９０中のメタノールの少ない量により、酸化プロセスの原料供給として特に有利になる。酸化プロセスで用いられる酸素対メタクロレインのモル比は特に限定されず、１：１０～１，０００：１、好ましくは１：１～１０：１などの広範囲のモル比にわたって実施され得る。酸化プロセスに好適である酸素含有ガスとしては、例えば、酸素ガス、または酸素ガスと、反応に不活性な希釈剤（例えば、窒素、二酸化炭素など）と、を含む、混合ガスが挙げられる。特定の実施形態において、酸化プロセスに好適な酸素含有ガスとして空気が利用され得る。好適な酸化触媒には、例えば、Ｖ、Ｍｏ、Ｃｓ、およびＢｉが挙げられる。触媒元素は、担体、例えば、シリカまたはアルミナに支持され得る。特定の実施形態において、酸化プロセスは、２００℃～４５０℃、好ましくは２５０℃～３５０℃の反応温度で実施される。
【0022】
特定の実施形態では、生成物ストリーム９０を酸化プロセスに供することにより生成されるメタクリル酸の少なくとも一部は、下流のエステル化プロセスで利用される。エステル化プロセスは、メタクリル酸メチルを生成するのに十分な反応条件下で、エステル化触媒の存在下でメタクリル酸をメタノールと接触させることを含む。マンニッヒ縮合プロセスは、例えば、米国特許第３，８２１，２８６号に記載されているように、当該技術分野において既知である。酸化プロセスで用いられるメタノール対メタクリル酸のモル比は特に限定されず、１：１０～１，０００：１、好ましくは１：１～１０：１などの広範囲のモル比にわたって実施され得る。好適なエステル化触媒には、例えば、硫酸、スルホン酸、イオン交換樹脂、ルイス酸、および混合金属ポリ酸が挙げられる。触媒元素は、担体、例えば、シリカまたはアルミナに支持され得る。特定の実施形態において、エステル化プロセスは、１０℃～２５０℃、好ましくは５０℃～１５０℃の反応温度で実施される。
【0023】
本発明のいくつかの実施形態を、以下の実施例で詳細に説明する。
【実施例】
【0024】
実施例１
メタクリル酸の調製
長さ２９インチ、内径０．１３１５インチのスタティックミキサーを反応器として使用する。ジメチルアミン、酢酸、および水を触媒混合容器内で混合し、そこからの出口流量は、５５０ｇ／時間であり、４．５重量％のジメチルアミンと、ストリームのｐＨを５．５に維持するのに十分な量の酢酸とを含む。１０～１５％のメタノールも含む水中のプロピオンアルデヒドおよび３７重量％のホルムアルデヒド溶液（１：１のプロピオンアルデヒド：ホルムアルデヒドのモル比）を含むストリームを、１５７５ｇ／時間の総流量で、水性触媒溶液と混合し、反応器に添加し、それを、１６０℃に加熱し、９００ｐｓｉｇに維持する。水中に８重量％の４－ヒドロキシ－ＴＥＭＰＯを含む阻害剤溶液を、２０ｇ／時間の流量で反応器に添加する。反応器の出口を２０℃まで冷却し、１気圧に減圧し、１０℃の内部温度および１気圧の圧力である第１の相分離器に送る。相分離器からの水流量は、１４７１ｇ／時間であり、８１重量％の水を含む。相分離器からの有機流量は、１４８７ｇ／時間であり、９０重量％を超えるメタクロレインを含む。水相を、オーバーヘッド流量が２５５ｇ／時間である３０個のトレイを備えた蒸留塔に送り、５１重量％のメタノール、３８重量％のメタクロレイン、および１１重量％の水からなる。メタノール中に８重量％の４－ヒドロキシ－ＴＥＭＰＯを含む阻害剤溶液を、１０ｇ／時間の流量で蒸留塔の凝縮器に添加する。蒸留塔からのサイドドロー流量は６５０ｇ／時間であり、９９重量％を超える水を含む。メタノール中に８重量％の４－ヒドロキシ－ＴＥＭＰＯを含む阻害剤溶液を、２ｇ／時間の流量で蒸留塔のサイドドローレシーバに添加する。蒸留塔からの底部ストリームは、回収されたアミン酸触媒を含み、これは０．７の割合で触媒混合容器に再循環される。蒸留ストリームおよび７７．５ｇ／時間の水を、第２の相分離器に送る。第２の相分離器からの水相は、４０重量％の水および４９重量％のメタノールを含む。第２の相分離器からの有機相の流量は、８１ｇ／時間であり、８９重量％のメタクロレインを含む。第１の相分離器からのこの有機相および第２の相分離器からの有機相を、合計流量１４８７ｇ／時間で合計９個のトレイを備えたストリッピングカラムに送る。ストリッピングカラムからのオーバーヘッド蒸気を凝縮し、相分離器に再循環させる。メタノール中に８重量％の４－ヒドロキシ－ＴＥＭＰＯを含む阻害剤溶液を、６ｇ／時間の流量でストリッピングカラムの凝縮器に添加する。ストリッピングカラムからの底部ストリームを、７１５ｇ／時間の流量で２２個のトレイを備えた蒸留塔に送り、オーバーヘッドストリームを酸化ステップに送って、メタクリル酸が生成され、底部ストリームを廃棄物に送る。オーバーヘッドストリームは、７００ｇ／時間の流量で、９９．３重量％のメタクロレイン、０．４重量％の水、０．１重量％のメタノール、および０．１重量％未満の組み合わされた望ましくない不純物（例えば、酢酸、プロピオン酸、メタクロレイン二量体、および２－メチル－２－ペンテナール）からなる。メタノール中に８重量％の４－ヒドロキシ－ＴＥＭＰＯを含む阻害剤溶液を、１０ｇ／時間の流量で蒸留塔の凝縮器に添加する。
メタクリル酸の調製
長さ２９インチ、内径０．１３１５インチのスタティックミキサーを反応器として使用する。ジメチルアミン、酢酸、および水を触媒混合容器内で混合し、そこからの出口流量は、５５０ｇ／時間であり、４．５重量％のジメチルアミンと、ストリームのｐＨを５．５に維持するのに十分な量の酢酸とを含む。１０～１５％のメタノールも含む水中のプロピオンアルデヒドおよび３７重量％のホルムアルデヒド溶液（１：１のプロピオンアルデヒド：ホルムアルデヒドのモル比）を含むストリームを、１５７５ｇ／時間の総流量で、水性触媒溶液と混合し、反応器に添加し、それを、１６０℃に加熱し、９００ｐｓｉｇに維持する。水中に８重量％の４－ヒドロキシ－ＴＥＭＰＯを含む阻害剤溶液を、２０ｇ／時間の流量で反応器に添加する。反応器の出口を２０℃まで冷却し、１気圧に減圧し、１０℃の内部温度および１気圧の圧力である第１の相分離器に送る。相分離器からの水流量は、１４７１ｇ／時間であり、８１重量％の水を含む。相分離器からの有機流量は、１４８７ｇ／時間であり、９０重量％を超えるメタクロレインを含む。水相を、オーバーヘッド流量が２５５ｇ／時間である３０個のトレイを備えた蒸留塔に送り、５１重量％のメタノール、３８重量％のメタクロレイン、および１１重量％の水からなる。メタノール中に８重量％の４－ヒドロキシ－ＴＥＭＰＯを含む阻害剤溶液を、１０ｇ／時間の流量で蒸留塔の凝縮器に添加する。蒸留塔からのサイドドロー流量は６５０ｇ／時間であり、９９重量％を超える水を含む。メタノール中に８重量％の４－ヒドロキシ－ＴＥＭＰＯを含む阻害剤溶液を、２ｇ／時間の流量で蒸留塔のサイドドローレシーバに添加する。蒸留塔からの底部ストリームは、回収されたアミン酸触媒を含み、これは０．７の割合で触媒混合容器に再循環される。蒸留ストリームおよび７７．５ｇ／時間の水を、第２の相分離器に送る。第２の相分離器からの水相は、４０重量％の水および４９重量％のメタノールを含む。第２の相分離器からの有機相の流量は、８１ｇ／時間であり、８９重量％のメタクロレインを含む。第１の相分離器からのこの有機相および第２の相分離器からの有機相を、合計流量１４８７ｇ／時間で合計９個のトレイを備えたストリッピングカラムに送る。ストリッピングカラムからのオーバーヘッド蒸気を凝縮し、相分離器に再循環させる。メタノール中に８重量％の４－ヒドロキシ－ＴＥＭＰＯを含む阻害剤溶液を、６ｇ／時間の流量でストリッピングカラムの凝縮器に添加する。ストリッピングカラムからの底部ストリームを、７１５ｇ／時間の流量で２２個のトレイを備えた蒸留塔に送り、オーバーヘッドストリームを酸化ステップに送って、メタクリル酸が生成され、底部ストリームを廃棄物に送る。オーバーヘッドストリームは、７００ｇ／時間の流量で、９９．３重量％のメタクロレイン、０．４重量％の水、０．１重量％のメタノール、および０．１重量％未満の組み合わされた望ましくない不純物（例えば、酢酸、プロピオン酸、メタクロレイン二量体、および２－メチル－２－ペンテナール）からなる。メタノール中に８重量％の４－ヒドロキシ－ＴＥＭＰＯを含む阻害剤溶液を、１０ｇ／時間の流量で蒸留塔の凝縮器に添加する。
【0025】
この例は、本発明のプロセスが、メタクロレインストリームが当該技術分野の様々な方法によって以前に達成されていない低メタノール含量を有するように、マンニッヒ縮合プロセスによって調製されたメタクロレインを含むストリームからメタノールおよび他の有害な不純物を除去するのに効果的であることを示す。メタクロレインストリームの低いメタノールおよび不純物の含有量により、メタクロレインの下流の酸化プロセスでの使用に好適となる。
【図1】
