α-羟基异丁酸酰胺的制造方法和反应装置的制造方法_2

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另 外,也可以有相对于串联连接的反应区域为并列的关系的反应区域。
[0068] 本发明的HBD的制造方法中,反应原料液是指通过反应原料液供给线路向反应装 置内的反应区域供给的含有ACH的原料液。即,ACH作为反应原料液,通过反应原料液供给 线路向反应区域供给。从最终反应区域流出的反应生成液中的HBD浓度根据反应原料液中 的ACH浓度和水合反应的转化率确定。上述HBD浓度低时,在浓缩、精制工序中耗费大量的 能量,HBD的精制成本变高。从上述的HBD的精制成本的观点考虑,优选提高反应原料液的 ACH浓度。如后所述,对多个反应区域分开供给反应原料液时,由多个反应原料液供给线路 供给反应原料液。对多个反应区域供给的反应原料液中的ACH浓度可以不同。
[0069] -般而言,以氰酸和丙酮为原料的ACH合成反应在碱催化剂的存在下定量地进 行,以50重量%以上的浓度得到ACH。本发明的HBD的制造方法中,作为HBD的制造中使 用的含有ACH的反应原料液,可以使用以上述ACH合成反应得到的以高浓度含有ACH的反 应液。或者,也可以使用对以上述ACH合成反应得到的以高浓度含有ACH的反应液混合稀 释剂得到的液体作为含有ACH的反应原料液。即,HBD的制造中所使用的反应原料液的ACH 浓度可以根据需要利用稀释剂调整为上述的规定浓度。作为稀释剂,与现有技术同样,能够 过量使用作为水合反应的原料的水,也能够使用具有抑制副反应的ACH分解反应的作用的 丙酮。另外,除了水、丙酮以外,还能够使用甲酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、也作为反 应产物的HBD等酰胺类作为稀释剂。作为稀释剂,可以单独使用上述化合物,也可以组合多 种使用。其中,作为稀释剂,优选水、丙酮、HBD、甲酰胺,酰胺类之中特别优选HBD。本发明 中,定义为从反应区域流出或取出的反应液含有若干量的未反应的ACH,而上述稀释剂中则 不包含。
[0070] 作为含有ACH的反应原料液,使用对以ACH合成反应得到的以高浓度含有ACH的 反应液混合稀释剂得到的液体时,对于混合稀释剂的时期和方式,没有特别限制。例如,通 过在储藏罐内混合以高浓度含有ACH的反应液和稀释剂,稀释为所期望的ACH浓度的方法, 得到含有ACH的反应原料液。另外,在即将对任一反应区域直接供给以上述ACH合成得到的 以高浓度含有ACH的反应液之前,与稀释剂供给线路合而为一,由此,也能够得到含有ACH 的反应原料液。
[0071] 本发明中,含有ACH的反应原料液为对以通过ACH合成反应得到的以高浓度含有 ACH的反应液混合稀释剂得到时,反应原料液的总量中的ACH的比例定义为相对于以ACH合 成反应得到的以高浓度含有ACH的反应液和上述稀释剂的合计重量的ACH的重量分率。
[0072] 另外,将以ACH合成反应得到的以高浓度含有ACH的反应液作为反应原料液使用 时,反应原料液的总量中的ACH的比例定义为相对于该反应液的总重量的ACH的重量分率。
[0073] 如上所述,本发明的HBD的制造方法中,也可以对多个反应区域分开供给反应原 料液。另外,对各个反应区域供给的反应原料液中的ACH浓度可以相同,也可以不同。对多 个反应区域供给反应原料液时,反应原料液的总量中的ACH的比例是指相对于对各反应区 域供给的反应原料液的合计重量,对各反应区域供给的反应原料液中所含的ACH的合计重 量所占的比例(重量分率)。
[0074] 反应原料液的总量中的ACH的比例优选为30重量%以上,更优选为30重量%以 上83重量%以下,最优选为35重量%以上53重量%以下。
[0075] 本发明的HBD的制造中,上述HBD的制造中所使用的反应原料液的总重量中的ACH 的比例如上所述优选为30重量%以上,以下所记载的反应区域供给液(C)中的ACH浓度低 于反应原料液中的ACH浓度。反应区域供给液(C)是指对各个反应区域供给的液体,包括 选自反应原料液、稀释剂和从反应区域流出或取出的反应液中的至少一种。本发明中,反应 区域供给液(C)的总量中的ACH量的比例优选为25重量%以下。这里,反应区域供给液 (C)的总量是指将对各个反应区域供给的反应区域供给液(C)合计得到的量。另外,对反应 装置内的全部反应区域供给的反应区域供给液(C)中的ACH浓度优选调整为25重量%以 下,进行水合反应,更优选调整为20重量%以下,进行水合反应,更加优选调整为15重量% 以下,进行水合反应。其理由在于,降低反应区域入口的反应液中的ACH浓度,除了单纯降 低催化剂的反应负荷的效果以外,还有使伴随反应的锰离子的溶出变少这样非常重要的效 果。溶出的锰离子在位于比溶出锰的部位下游的催化剂表面作为反应活性低、或反应非活 性的形态的锰氧化物、锰氢氧化物析出,成为催化剂寿命降低的原因。另外,溶出的锰离子 的析出使催化剂彼此粘合,成为催化剂更换时的障碍,或者成为反应生成液送液栗、精制体 系的栗的故障、配管堵塞的原因,引起工厂故障。
[0076] 本发明的HBD的制造方法中,对于将反应区域供给液(C)的总量中的ACH量的比 例调整为25重量%以下进行水合反应的时间没有特别限定,优选为进行水合反应总时间 的至少一半以上的时间,进一步特别优选为进行水合反应的总时间的8成以上的时间。
[0077] 为了得到对应于HBD的制造中所使用的反应原料液的ACH浓度的高浓度的HBD 溶液,仅靠单纯的稀释操作不可能得到,需要进行反应液的循环供给操作,优选进一步组合 ACH的分开供给操作。即,本发明的HBD的制造方法以下述的2个方式的任一种方式实施。
[0078] [方式1]:反应液的循环供给。
[0079] [方式2]:反应液的循环供给和ACH的分开供给。
[0080] 以下,对各方式进行详细说明。
[0081] 本发明的HBD的制造方法的第一方式(以下,原则上记为方式1)为一种α -羟基 异丁酸酰胺的制造方法,其特征在于,使用串联连接有至少2个反应区域的反应装置,在以 锰氧化物为主成分的催化剂的存在下,通过丙酮氰醇的水合反应来制造 α -羟基异丁酸酰 胺,该方法包括:
[0082] 工序(B):对上述反应装置中的第一反应区域(I)循环供给从至少一个反应区域 取出的反应液的至少一部分的工序;和
[0083] 工序(bl):进一步对第一反应区域以外的至少一个反应区域循环供给从至少一 个反应区域取出的反应液的至少一部分的工序,
[0084] 对上述反应装置内的至少一个反应区域供给氧化剂。
[0085] 方式1中,循环使用从至少一个反应区域取出的反应液的至少一部分。由此,能够 降低对各反应区域供给的反应区域供给液(C)中的ACH浓度,实现催化剂寿命的提高和工 厂故障的减少,同时提高最终反应区域出口的反应液中的HBD浓度。另外,反应液的循环使 用由于具有将对反应区域供给的反应区域供给液(C)的pH调整为在催化剂寿命的方面优 选的4以上的作用,因此,有能够以pH调整所得到的效果与ACH浓度调整所得到的锰溶出 抑制效果的双重效果,延长催化剂寿命的特征。
[0086] 工序(B)中的为了对第一反应区域(I)循环供给反应液的至少一部分而取出该反 应液的至少一个反应区域只要为第一反应区域本身、或为位于比第一反应区域更靠近反应 装置的出口的位置(下游侧)的反应区域即可。即,只要不妨碍工序(bl)的实施,可以为 本发明的反应装置中的任意反应区域。
[0087] 工序(bl)中的为了对第一反应区域以外的至少一个反应区域循环供给反应液的 至少一部分而取出该反应液的至少一个反应区域只要为接受反应液的循环供给的该第一 反应区域以外的至少一个反应区域本身、或者为位于比该第一反应区域以外的至少一个反 应区域更靠近反应装置的出口的位置(下游侧)的反应区域即可。
[0088] 工序(B)中的为了对第一反应区域(I)循环供给反应液的至少一部分而取出该反 应液的至少一个反应区域也可以为多个。另外,工序(bl)中的为了对第一反应区域以外的 至少一个反应区域循环供给反应液的至少一部分而取出该反应液的至少一个反应区域也 可以为多个。工序(B)中取出用于循环供给的反应液的至少一个反应区域和工序(bl)中 取出用于循环供给的反应液的至少一个反应区域可以相同或不同,优选不同。
[0089] 方式1中,通过除了对第一反应区域(I),还对第一反应区域以外的至少一个反应 区域也循环供给反应液,容易降低对反应区域供给的反应区域供给液(C)中的ACH浓度,锰 离子的溶出变少,并且能够构建反应区域的数量更少的高效工艺,从以上观点考虑,更为优 选。对第一反应区域以外的反应区域循环供给反应液的时候,期望至少一个从设置于比取 出向第一反应区域(I)循环供给的反应液的反应区域(将其称为第一反应液取出口)更靠 近反应装置出口(下游侧)的部位的反应区域取出反应液(将其称为第二反应液取出口), 向设置于第一反应液取出口与第二反应液取出口之间的任意反应区域、或者具备第二反应 液取出口的反应区域本身供给。
[0090] 方式1中,能够在反应装置设置多个第一反应液取出口,从多个反应区域向第一 反应区域(I)循环供给反应液。此时,关于多个第一反应液取出口与接受反应液的循环供 给的第一反应区域以外的反应区域和第二反应液取出口的期望位置关系如下所述。即,方 式1中,接受反应液的循环供给的第一反应区域以外的反应区域和第二反应液取出口的至 少一组,期望位于比设置有多个的第一反应液取出口之中最靠近反应装置的入口的取出口 更接近反应装置的出口(下游侧)的部位。进一步换而言之,期望位于比从设置有多个的 第一反应液取出口分别取出的反应液的累计量超过从设置有多个的全部第一反应液取出 口取出的反应液的合计量的50%的最初的第一反应液取出口更靠近反应装置的出口(下 游侧)的一侧,最期望接受反应液的循环供给的第一反应区域以外的反应区域和第二反应 液取出口的至少一组设置于比全部第一反应液取出口都更靠近反应装置的出口(下游侧) 的部位的情况。这样,除了由第一反应区域(I)、取出向第一反应区域(I)循环供给的反应 液的反应区域和循环线路所形成的反应液的循环通路以外,在反应装置的更靠近出口的部 分,设置某种程度上独立的另一个反应液的循环通路。这样,能够对存在于各个反应液的循 环通路的反应区域的反应条件分别管理、优化,能够更容易地使填充的催化剂的能力最大 限度地发挥。
[0091] 方式1中,通过含有水、丙酮、HBD、甲酰胺等具有稀释作用的化合物的反应液自身 的循环供给,进行对反应区域供给的反应区域供给液(C)的ACH浓度的调整,因此,可以不 另外使用稀释剂。但是,实用上,对第一反应区域(I)供给的反应区域供给液(C)中的ACH 浓度优选利用稀释剂和循环供给的反应液这两者进行调整。作为稀释剂,除了使用水、丙酮 以外,甲酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、也作为反应产物的HBD等酰胺类也能够作为 稀释剂使用。上述化合物可以单独使用,也可以组合多种使用。其中,作为稀释剂,优选水、 丙酮、HBD、甲酰胺,酰胺类之中特别优选HBD。
[0092] 循环供给的反应液的供给量由循环供给的反应液的供给速度(X)和对反应区域 供给的反应区域供给液(C)的供给速度(Y),作为循环比,以下式(1)定义。
[0093] 循环比=(XV((Y)-(X))式⑴
[0094] 方式1中的循环比没有特别限定。
[0095] 方式1中,对反应装置内的全部反应区域供给的反应区域供给液(C)中的水与ACH 的摩尔比没有特别限定,优选相对于1摩尔ACH,水在1~200摩尔的范围内,特别优选10~ 100的范围内。丙酮与ACH的摩尔比没有特别限定,优选相对于1摩尔丙酮,ACH在0. 1~ 10摩尔的范围内。
[0096] 方式1中,相对于在反应装置内的全部反应区域填充的催化剂重量的合计,对反 应装置供给的反应原料液中所含的水的供给量和ACH的供给量没有特别限定,在为水时, 优选相对于Ig催化剂以〇. 0625~0. 625g/hr的范围的速度供给,更优选以0. 125~0. 25g/ hr的速度供给,最优选以0. 15~0. 225g/hr的速度供给。在为ACH时,优选相对于Ig催化 剂以0. 05~0. 5g/hr的范围的速度供给,更优选以0. 1~0. 2g/hr的速度供给,最优选以 0· 12~0· 18g/hr的速度供给。
[0097] 作为本发明的HBD的制造方法,特别优选以下所示的第二方式。本发明的HBD的 制造方法的第二方式为一种α -羟基异丁酸酰胺的制造方法,其特征在于:
[0098] 使用串联连接有至少2个反应区域的反应装置,在以锰氧化物为主成分的催化剂 的存在下,通过丙酮氰醇的水合反应来制造 α-羟基异丁酸酰胺,
[0099] 上述方法包括:
[0100] 工序(A):对上述反应装置中的第一反应区域(I)和第一反应区域以外的至少一 个反应区域,分开供给含有丙酮氰醇的反应原料液的工序;
[0101] 工序(B):对上述反应装置中的第一反应区域(I),循环供给从至少一个反应区域 取出的反应液的至少一部分的工序;和
[0102] 工序(bl):进一步对第一反应区域以外的至少一个反应区域,循环供给从至少一 个反应区域取出的反应液的至少一部分的工序,
[0103] 对上述反应装置内的至少一个反应区域供给氧化剂。
[0104] 上述方式2中,工序(A)中的第一反应区域以外的至少一个反应区域、即分开供给 反应原料液的第一反应区域以外的至少一个反应区域可以为多个。另外,工序(bl)中的至 少一个反应区域、即作为循环供给从至少一个反应区域取出的反应液的至少一部分的对象 的第一反应区域以外的至少一个反应区域可以为多个。另外,工序(A)中的第一反应区域 以外的至少一个反应区域与工序(bl)中的第一反应区域以外的至少一个反应区域可以相 同也可以不同。
[0105] 即,除了上述所说明的循环供给从至少一个反应区域取出的反应液的至少一部分 以外,特别优选分开供给ACH。其理由在
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