[发明专利]丙烯酰胺的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用生物催化剂由丙烯腈制造丙烯酰胺的方法。本发明基于2011年5月31日在日本申请的日本特愿2011-121849号主张优先权，将其内容引用于本文中。

背景技术

利用生物催化剂制造目标化合物的方法具有反应条件温和、副产物少且反应产物的纯度高、可使制造工艺简化等优点，因而用于很多化合物的制造。在例如丙烯酰胺等酰胺化合物的制造中，自发现作为将丙烯腈等腈化合物转化为酰胺化合物的酶的腈水合酶以来，广泛利用着包含前述酶的生物催化剂。

在使用生物催化剂制造丙烯酰胺的情况下，需要将反应热进行除热。一般而言，生物催化剂容易对于热而失活。将丙烯腈转化为丙烯酰胺的反应是放热反应，在反应热的作用下反应液的温度升高。若反应热的除热不充分，则在该热的作用下使生物催化剂失活。

作为将反应热进行除热的方法，例如已知有：使用具备设置有热交换器的泵循环回路的反应器、使反应混合物的一部分在泵循环回路中进行循环并且由热交换器冷却的方法（专利文献1）；作为平推流型的反应器而使用双管形式反应器、壳管型（Shell-and-Tube type）反应器的方法（专利文献2）；在反应槽中装备夹套、冷却线圈的方法（专利文献3）等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2004-524047号公报

专利文献2：日本特开2001-340091号公报

专利文献3：国际公开第03/00914号小册子

发明内容

发明要解决的问题

为了工业化地利用通过使用生物催化剂制造丙烯酰胺的方法，重要的是以低成本且有效地制造丙烯酰胺，但在以往的方法中，难以以低成本制造丙烯酰胺。

例如如上述那样，在反应热的除热不充分的情况下，在该反应热的作用下生物催化剂失活，因而使得丙烯酰胺制造时的催化剂使用量增加。其结果，催化剂的成本增加，从而提高丙烯酰胺化合物的制造成本。另一方面，若想要利用上述的专利文献1～3的方法将反应热充分地除热，则设备成本、能量成本变高。

例如在专利文献1中记载的那样的在反应器外部设置配设有热交换器的泵循环回路的方法中，装置变得复杂因而设备成本变高。另外，为了将反应液循环到反应器外部的热交换器消耗很大的能量，制造成本变高。另外，在提高每个反应器的生产率的情况下，需要使用过大的热交换器，因而设备成本变高。

在专利文献2～3中记载的方法的情况下，由于除热耗费时间，因此反应刚开始之后的反应热的除热容易变得不充分。作为在短时间进行除热的方法，可考虑将冷却水的温度过量地降低。例如在专利文献3中，公开了为了将反应槽的温度保持为一定而使用比反应温度低5～15℃左右的冷却水，但是在较低的反应温度反应的情况下，与之相应地冷却水的温度也需要设定得低，因而能量成本变高。进一步，若将冷却水的温度过量地降低，则还存在在冷却表面上析出丙烯酰胺的结晶的担忧。在此情况下，不仅在冷却表面上析出的结晶导致反应热的除热变得不充分，而且发生配管闭塞的问题，与之伴随地需要进行维护等。

本发明鉴于上述情形而完成，其目的在于提供一种丙烯酰胺的制造方法，其为使用生物催化剂将丙烯腈进行水合而制造丙烯酰胺的方法，其可有效率地将丙烯腈的水合时的反应热进行除热，且为低成本。

用于解决问题的方案

以往，在使用了生物催化剂的丙烯酰胺的制造方法中，丙烯腈的水合中使用的原料水在供给于反应器之后，调整为与反应温度相同的温度（例如记载于专利文献1）。但本发明人为了解决上述课题而进行了深入研究，结果发现如下事实，以至完成本发明：将丙烯腈进行水合时的反应温度为10～40℃时，通过将前述原料水的温度调整为冰点以上、且比反应温度低5℃以上的温度之后供给于反应器，从而可有效地将丙烯腈的水合时的反应热进行除热。

本发明具有以下的实施方式。

[1]一种丙烯酰胺的制造方法，其为将丙烯腈以及原料水供给于反应器、使用生物催化剂将前述丙烯腈进行水合从而制造丙烯酰胺的方法，将供给于前述反应器的原料水的温度设为前述原料水的冰点以上、比反应温度低5℃以上的温度。

[2]根据[1]所述的丙烯酰胺的制造方法，其中，将供给于前述反应器的丙烯腈的温度设为前述原料水的冰点以上、比反应温度低5℃以上的温度。

[3]根据[1]或者[2]所述的丙烯酰胺的制造方法，其中，前述丙烯腈的水合通过半分批反应或者连续反应进行。

另外，本发明具有以下的侧面。