專利名稱：涉及羥腈的化學(xué)反應(yīng)的改進(jìn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使例如丙酮合氰化氫的水解反應(yīng)之類的涉及羥腈的化學(xué)反應(yīng)中羥腈的熱分解盡可能地減少，由此使總產(chǎn)率得到提高。
背景技術(shù)：
很多化學(xué)過程涉及羥腈作為反應(yīng)物或產(chǎn)物。例如，著名的由丙酮合氰化氫制備丙烯酸(“MAA”)及其酯如甲基丙烯酸甲酯(“MMA”)和甲基丙烯酸丁酯(“BMA”)的工業(yè)方法通常涉及一系列反應(yīng)，包括用硫酸對丙酮合氰化氫進(jìn)行初始水解反應(yīng)。制備MAA和MAA的酯的方法還包括水解產(chǎn)物的裂解和進(jìn)一步反應(yīng)，諸如酸化反應(yīng)形成MAA，或酯化反應(yīng)形成MAA的酯。另外，丙酮合氰化氫本身是丙酮和氰化氫的反應(yīng)產(chǎn)物。MAA及其酯的商業(yè)市場對價(jià)格是極其敏感的，因此，產(chǎn)率方面的任何提高，哪怕只是很小的改進(jìn)，結(jié)果都會顯著地降低成本。
已知羥腈在溫度稍高時(shí)，例如，在高于約70℃時(shí)，在強(qiáng)酸(例如，硫酸或磷酸)或強(qiáng)堿(例如，苛性堿或二乙胺)存在下，容易分解形成氰化氫和其它的分解產(chǎn)物(取決于羥腈的種類)。在羥腈本身是期望產(chǎn)物的反應(yīng)中，羥腈的分解會直接導(dǎo)致產(chǎn)率的降低。在羥腈是中間體或下步反應(yīng)的反應(yīng)物的反應(yīng)中，例如在MAA及其酯的生產(chǎn)中，羥腈的分解會間接造成產(chǎn)率的降低，因?yàn)橛幸徊糠至u腈被破壞而不是在進(jìn)一步的反應(yīng)中被消耗用來產(chǎn)生所需的反應(yīng)產(chǎn)物。因此，盡可能的減少羥腈的分解是有涉及羥腈的反應(yīng)的化工廠家正在努力的目標(biāo)。
也已經(jīng)知道，高溫通常會提高涉及羥腈的化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率，此類的反應(yīng)通常也是放熱的。因此，從羥腈在高溫下分解的可能性來看，在涉及羥腈的反應(yīng)過程中嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度，對于維持反應(yīng)速率同時(shí)又盡可能地減少羥腈的分解是很重要的。
一種現(xiàn)有技術(shù)中已知的嚴(yán)格控制涉及羥腈的反應(yīng)，包括用硫酸使丙酮合氰化氫發(fā)生水解反應(yīng)的反應(yīng)溫度的方法，是使反應(yīng)區(qū)(反應(yīng)發(fā)生處)位于一個(gè)或多個(gè)連續(xù)攪拌罐式反應(yīng)器(“CSTR”)中。CSTR通常是攪拌良好的釜或罐，并且因?yàn)楦鞣N原因，一個(gè)反應(yīng)過程可包括兩個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的CSTR。常對CSTR加以選擇，使其含有特定化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)區(qū)，該反應(yīng)區(qū)要求均一，因?yàn)樘峁┚坏姆磻?yīng)環(huán)境，即反應(yīng)混合物組成和反應(yīng)溫度在整個(gè)反應(yīng)區(qū)中是均一的，這在現(xiàn)有技術(shù)中是眾所周知且被理解的。這意味著在CSTR內(nèi)進(jìn)行的反應(yīng)的組成和溫度在本領(lǐng)域中應(yīng)理解和設(shè)想為與CSTR中所有位置的組成和溫度都一樣，CSTR的出料流中也是一樣的。這樣的溫度和組成的均一性有助于優(yōu)化化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)率，包括那些涉及羥腈的反應(yīng)，諸如依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)方法進(jìn)行的丙酮合氰化氫的水解反應(yīng)。
例如，the Encyclopedia of Chemical Technology，Kirk-Othme所編，第4版，16卷，John Wiley&Sons，1995年，第16-18頁和圖4中，教導(dǎo)了使用已熟知的、由丙酮合氰化氫在CSTR中用硫酸水解的反應(yīng)開始的方法制備MAA及其酯。類似地，美國專利出版物第2003/0208093(US‘093)號中教導(dǎo)了MAA及其酯的一種制備方法，其中使用一系列二至三個(gè)CSTR來實(shí)施用硫酸進(jìn)行的丙酮合氰化氫的水解反應(yīng)。美國‘093教導(dǎo)了水解反應(yīng)的溫度通常為70℃至135℃(這意味著CSTR中的批量反應(yīng)(bulk reaction)混合物的溫度為70℃至135℃)。依據(jù)兩篇文獻(xiàn)的教導(dǎo)，水解反應(yīng)產(chǎn)生包括α-硫酸異丁酰胺(“SIBAM”)、α-羥基異丁酰胺(“HIBAM”)和少量甲基丙烯酰胺(“MAM”)的水解混合物。此水解混合物進(jìn)行裂解反應(yīng)，其中SIBAM和HIBAM轉(zhuǎn)化為更多的MAM。所得的MAM產(chǎn)物可進(jìn)一步與水反應(yīng)生成MAA，以及與醇(例如，甲醇、丁醇)反應(yīng)生成MAA的酯(例如，MMA，BMA)。
但是，令人吃驚的是，與本領(lǐng)域的常識相反，已發(fā)現(xiàn)當(dāng)CSTR使用在涉及羥腈的反應(yīng)中，諸如用硫酸進(jìn)行的丙酮合氰化氫的水解反應(yīng)中時(shí)，持續(xù)的高溫區(qū)域發(fā)生在反應(yīng)原料加入到CSTR中的位置(下文中稱為“加料點(diǎn)”)上或其周圍。這些高溫區(qū)域(下文中稱為“熱點(diǎn)”)可高達(dá)10℃，或者甚至達(dá)到20℃，比在CSTR中的批量反應(yīng)混合物的均一溫度要高。這些熱點(diǎn)促進(jìn)了羥腈的熱分解，因此是導(dǎo)致產(chǎn)率降低的重要原因。
因此，例如，在制備MAA及其酯、涉及在CSTR中用硫酸進(jìn)行的丙酮合氰化氫的水解反應(yīng)的過程中，此時(shí)反應(yīng)溫度要維持在預(yù)想的80℃至90℃的安全范圍內(nèi)，而處于丙酮合氰化氫加料點(diǎn)的熱點(diǎn)的溫度高于90℃，這促進(jìn)了丙酮合氰化氫的分解，而不是優(yōu)選的進(jìn)一步下游反應(yīng)所需的水解產(chǎn)物(即SIBAM，HIBAM和MAM)的生成和最終MAA及其酯的生成。這樣的不可恢復(fù)的產(chǎn)率損失可高達(dá)3％，并且因此對于MAA和MAA酯的總生產(chǎn)過程至關(guān)重要。
在上述的水解反應(yīng)中所有工藝變量外，研究已揭示反應(yīng)溫度對于丙酮合氰化氫分解是最重要的。一般來說，申請人的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)已揭示了水解反應(yīng)溫度每升高10℃，丙酮合氰化氫分解造成水解產(chǎn)率降低約1％。例如，在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的CSTR中用硫酸進(jìn)行的丙酮合氰化氫的水解反應(yīng)中，測定水解溫度從85℃到95℃升高了10℃，結(jié)果使產(chǎn)率損失提高了1％。
另外，反應(yīng)物與反應(yīng)區(qū)中的反應(yīng)介質(zhì)的快速和徹底的混合由于各種原因是非常重要的，其中包括使涉及羥腈的反應(yīng)的溫度控制較為容易。美國專利第5763687號中揭示，在用于生產(chǎn)芳族單硝基化合物的化學(xué)反應(yīng)中的徹底混合可通過使用具有特定內(nèi)部結(jié)構(gòu)的管式反應(yīng)器來實(shí)現(xiàn)。更具體地，有多個(gè)螺旋形平板部件排列并設(shè)置在管式反應(yīng)器中，使得反應(yīng)物進(jìn)料到反應(yīng)器中時(shí)，它們通過反應(yīng)器時(shí)被充分混合。
由于使用CSTR進(jìn)行涉及羥腈的反應(yīng)時(shí)的前述問題和缺陷導(dǎo)致了新近發(fā)現(xiàn)的在CSTR的進(jìn)料處形成破壞性的熱點(diǎn)，需要一種能夠最大限度的減少羥腈分解的進(jìn)行此類反應(yīng)的方法。本發(fā)明方法通過使用保證快速和徹底地在反應(yīng)區(qū)中混合反應(yīng)物與反應(yīng)介質(zhì)的反應(yīng)器設(shè)備和控制反應(yīng)溫度來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一般實(shí)施方式中，提供一種最大限度的減少羥腈在涉及羥腈的放熱反應(yīng)過程中分解的方法。本發(fā)明包括下列步驟(a)向含有至少一個(gè)反應(yīng)區(qū)且在至少一個(gè)反應(yīng)區(qū)中設(shè)置有內(nèi)部混合裝置的管式反應(yīng)器中提供反應(yīng)介質(zhì)；(b)向管式反應(yīng)器中提供一種或多種反應(yīng)物；和(c)將反應(yīng)介質(zhì)與所述一種或多種反應(yīng)物在至少一個(gè)反應(yīng)區(qū)中混合，因而形成基本上具有均一組成和均一反應(yīng)溫度的批量反應(yīng)混合物(bulk reaction mixture)。放熱反應(yīng)產(chǎn)生一定量的熱量，因此本發(fā)明方法還包括(d)從放熱反應(yīng)過程中除去一定量的熱量，該除去的熱量與放熱反應(yīng)過程產(chǎn)生的熱量相當(dāng)；(e)使所述一種或多種反應(yīng)物在所述至少一個(gè)反應(yīng)區(qū)中反應(yīng)，產(chǎn)生具有整體溫度(bulk temperature)的混合產(chǎn)物。
管式反應(yīng)器事實(shí)上可包括兩個(gè)或多個(gè)相互并聯(lián)或串聯(lián)的管式反應(yīng)器。管式反應(yīng)器的內(nèi)部混合裝置可為至少一種選自下列組中的裝置固定混合器、銳孔板、文氏管、噴射混合器、排放管、多孔板、分布器、攪拌器、旋轉(zhuǎn)混合器、高速環(huán)流圈和噴嘴。而且，反應(yīng)介質(zhì)和這一種或多種反應(yīng)物以反應(yīng)介質(zhì)反應(yīng)物在2∶1和200∶1之間的比例向管式反應(yīng)器中進(jìn)料。
在本發(fā)明的一特定實(shí)施方式中，熱量的除去可通過在向管式反應(yīng)器中提供反應(yīng)介質(zhì)之前，將反應(yīng)介質(zhì)的溫度冷卻到比整體溫度低1℃至10℃來進(jìn)行。
在本發(fā)明的另一個(gè)特定實(shí)施方式中，所述一種或多種反應(yīng)物中的第一反應(yīng)物可通過多個(gè)周向環(huán)繞設(shè)置于管式反應(yīng)器上的注射裝置在多個(gè)進(jìn)料點(diǎn)中的至少一個(gè)進(jìn)料點(diǎn)向管式反應(yīng)器中進(jìn)料。將反應(yīng)介質(zhì)和一種或多種反應(yīng)物混合形成均一的批量反應(yīng)混合物的步驟，可通過選擇和使用一種或多種多個(gè)注射器裝置向管式反應(yīng)器中提供至少一種或多種反應(yīng)物中的第一反應(yīng)物來至少部分地實(shí)現(xiàn)。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，涉及羥腈的放熱反應(yīng)過程是水解反應(yīng)，其中第一反應(yīng)物包括丙酮合氰化氫，第二反應(yīng)物包括選自硫酸、發(fā)煙硫酸(oluem)和它們的混合物的酸。在此實(shí)施方式中，批量反應(yīng)混合物中的酸∶丙酮合氰化氫的摩爾比可在1.3∶1至1.9∶1的范圍內(nèi)。另外，在此實(shí)施方式中，水解反應(yīng)的混合產(chǎn)物可包括一種或多種選自下列組中的產(chǎn)物α-硫酸異丁酰胺、α-羥基異丁酰胺和甲基丙烯酰胺；本方法還包括(f)在一裂解反應(yīng)器中將水解反應(yīng)的混合產(chǎn)物進(jìn)行熱轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生包括甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸的裂解反應(yīng)器混合物；(g)裂解反應(yīng)器混合物在至少一個(gè)反應(yīng)器中與選自醇和水的材料反應(yīng)，產(chǎn)生選自甲基丙烯酸及其酯的單體。


其它的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)結(jié)合附圖通過下列本發(fā)明的不同實(shí)施方式的詳細(xì)闡述會變得明顯，圖中相同的參考數(shù)字表示相同的部件，其中圖1是本發(fā)明的一實(shí)施方式的示意圖，其中反應(yīng)過程是用酸進(jìn)行的丙酮合氰化氫的水解反應(yīng)；和圖2是用作對比的，已知的丙酮合氰化氫的現(xiàn)有水解方法的示意圖。
具體實(shí)施例方式
如上所述，羥腈在強(qiáng)酸存在下、在溫度升高時(shí)，例如在溫度高于約70℃時(shí)會分解，這樣導(dǎo)致產(chǎn)率降低。而且，在用硫酸進(jìn)行的丙酮合氰化氫(“ACH”)的水解反應(yīng)過程中，丙酮合氰化氫分解成為丙酮和氰化氫不僅會導(dǎo)致水解產(chǎn)物的產(chǎn)率降低，并且因此導(dǎo)致下游的MAA和MAA酯產(chǎn)物的產(chǎn)率降低，而且還會導(dǎo)致水解體系的額外的復(fù)雜化。
例如，丙酮合氰化氫的分解形成的氰化氫迅速水解并在水解反應(yīng)中轉(zhuǎn)化為甲酰胺。隨后，以較慢的速率，甲酰胺熱裂解形成一氧化碳(CO)氣體和硫酸銨鹽。除非產(chǎn)物混合物被充分脫氣，CO的存在本身就具有泵空穴作用，會造成總過程和裝置的不可操作性。反應(yīng)過程中總溫度的升高能夠有助于脫氣過程，但是，水解反應(yīng)溫度的升高會導(dǎo)致丙酮合氰化氫分解程度的增加。
另外，在Kirk-Othmer的Encyclopeida of Chemical Technology中所描述的典型操作條件下，丙酮通過硫酸磺化為一磺酸和二磺酸的混合物。在水解部分，丙酮一磺酸(“AMSA”)是主要的，隨著反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行，丙酮二磺酸(“ADSA”)增加成為主要的。此系列反應(yīng)是重要的，因?yàn)楸拿恳徊交腔磻?yīng)都會伴隨著水的化學(xué)計(jì)量的生成。如本領(lǐng)域眾所周知且在US‘093中指出的，當(dāng)水在水解反應(yīng)混合物中存在時(shí)，水使SIBAM轉(zhuǎn)化為HIBAM，在隨后的裂解反應(yīng)中，這會更困難，需要更高的溫度轉(zhuǎn)化為MAM。
在一個(gè)一般實(shí)施方式中，用來最大限度的減少涉及羥腈的放熱反應(yīng)過程中羥腈分解的本發(fā)明的方法，包括向管式反應(yīng)器中提供反應(yīng)介質(zhì)和向管式反應(yīng)器中提供一種或多種反應(yīng)物的步驟。管式反應(yīng)器含有至少一個(gè)在其中的反應(yīng)區(qū)和位于至少一個(gè)反應(yīng)區(qū)中的內(nèi)部混合裝置。本發(fā)明的方法還包括將反應(yīng)介質(zhì)和一種或多種反應(yīng)物在至少一個(gè)反應(yīng)區(qū)中混合。此混合過程形成基本上具有均一組成和均一反應(yīng)溫度的批量反應(yīng)混合物。該方法還包括從放熱反應(yīng)過程中除去熱量，其中除去的熱量與放熱反應(yīng)過程中產(chǎn)生的熱量相等。為了本發(fā)明的目的，除去的熱量和產(chǎn)生的熱量相互之間在+10％或-10％或者甚至在例如1％的范圍內(nèi)大致相等。最后，本發(fā)明的方法包括一種或多種反應(yīng)物在至少一個(gè)反應(yīng)區(qū)中反應(yīng)產(chǎn)生具有整體溫度的混合產(chǎn)物的步驟。混合產(chǎn)物的整體溫度最好在反應(yīng)停止(例如，當(dāng)一種或多種反應(yīng)物中的至少一種反應(yīng)物基本上已全部反應(yīng)掉)且混合產(chǎn)物從管式反應(yīng)器中已經(jīng)牌出后測量。
“涉及羥腈”的放熱反應(yīng)過程，是指反應(yīng)過程的一種或多種反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物包括一種或多種羥腈。而且，如同被本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所認(rèn)識的，放熱反應(yīng)是產(chǎn)生熱量的反應(yīng)，其中產(chǎn)生的熱量取決于很多因素，包括但不限于，反應(yīng)物的類型和數(shù)量以及反應(yīng)的溫度和持續(xù)時(shí)間。
本文中使用的術(shù)語“羥腈”是指通式如下的化合物 其中，R和R’可相同或不同，且選自氫和烴。烴的結(jié)構(gòu)并不特別限制，可包括直鏈、支鏈、芳環(huán)等，烴基可為飽和、取代或未飽和的。另外，R和R’一起可形成脂環(huán)或雜環(huán)部分。
關(guān)于管式反應(yīng)器，本發(fā)明的方法包括使用不止一個(gè)管式反應(yīng)器，或者甚至多個(gè)管式反應(yīng)器(例如，管殼式反應(yīng)器設(shè)備)來進(jìn)行涉及羥腈的放熱反應(yīng)過程的實(shí)施方式。若使用不止一個(gè)管式反應(yīng)器，則其中至少一個(gè)、較優(yōu)的是所有的管式反應(yīng)器含有至少一個(gè)在反應(yīng)區(qū)，且在此至少一個(gè)反應(yīng)區(qū)中設(shè)置有內(nèi)部混合裝置。
而且，管式反應(yīng)器的內(nèi)部混合裝置至少為一種選自含有固定混合部件的固定混合器、銳孔板、文氏管、噴射混合器、排放管、多孔板、分布器、攪拌器、旋轉(zhuǎn)混合器、高速環(huán)流圈和噴嘴的裝置。固定混合部件可為一種或多種選自刀片、銷釘、擋板、板墊和其它裝置的部件。此類設(shè)備和固定混合部件是眾所周知的且市場上可從Koch-Glitsch，Inc.of Wichita，KS、Chemineer，Inc.of Dayton，OH和Sulzer Chemtech Ltd.of Tulsa，OK等公司購得。
如本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所知的，若反應(yīng)過程涉及使用腐蝕性物質(zhì)(諸如，硫酸或苛性堿)，則管式反應(yīng)器和它的內(nèi)部混合裝置應(yīng)由抗腐蝕的材料制造，這些抗腐蝕材料包括但不限于不銹鋼(例如，300系列，904L，6-moly)、鉭、鋯和HASTELLOY(例如，B，B-2，B-3，C-22和C-276)。
反應(yīng)介質(zhì)可為任何適合混合、包含和傳送預(yù)期化反應(yīng)的反應(yīng)物而不被反應(yīng)所消耗的材料，它取決于所需化學(xué)反應(yīng)和所需反應(yīng)物的種類。例如，但不受限于此，合適的反應(yīng)介質(zhì)可包括與期望由涉及羥腈的反應(yīng)過程所產(chǎn)生的化合物相同類型的化合物。事實(shí)上，反應(yīng)介質(zhì)可適合由反應(yīng)過程中的捕獲的和循環(huán)的產(chǎn)物所組成。因此，在期望產(chǎn)生SIBAM、HIBAM和MAM的丙酮合氰化氫和硫酸的水解反應(yīng)中，反應(yīng)介質(zhì)可適合包括SIBAM、HIBAM和MAM中的一種或多種。在一些實(shí)施方式中，反應(yīng)介質(zhì)還可包括稀釋材料，諸如己烷、二氧化硫或直鏈烴。
應(yīng)理解，通過在向管式反應(yīng)器中提供反應(yīng)介質(zhì)之前首先向反應(yīng)介質(zhì)中加入一種或多種反應(yīng)物來間接向管式反應(yīng)器中提供一種或多種反應(yīng)物(例如，水解反應(yīng)中的酸)。
用于反應(yīng)過程的一種或多種反應(yīng)物取決于所需的反應(yīng)和反應(yīng)產(chǎn)物，而選擇合適的反應(yīng)物是在本領(lǐng)域一般技術(shù)人員能力范圍內(nèi)的。例如，當(dāng)需要制備用于進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為MAA及其酯的SIBAM、HIBAM和MAM時(shí)，合適的反應(yīng)物為丙酮合氰化氫和選自硫酸、發(fā)煙硫酸和它們的混合物的酸(如上述US‘093中所揭示的)。當(dāng)丙酮合氰化氫本身就是所需的產(chǎn)物時(shí)，反應(yīng)物可為丙酮和氰化氫(如Kirk-Othmer在Encyclopedia of Chemical Technology中所述)，還有如氫氧化鈉之類的強(qiáng)堿也可存在。在此反應(yīng)中，水也可作為稀釋劑存在，反應(yīng)通常在0℃至20℃之間進(jìn)行，再高的溫度(高于約20℃)會促進(jìn)反應(yīng)體系中羥腈的分解。當(dāng)需要生產(chǎn)特定的羥腈如甲基乙基酮羥腈時(shí)，反應(yīng)物可為氫氰酸和甲基乙基酮(如美國專利第6743938號中所揭示的)，且反應(yīng)可在如二乙胺之類的強(qiáng)堿存在下進(jìn)行。因此，羥腈可為反應(yīng)過程中的反應(yīng)物或產(chǎn)物，且本發(fā)明的方法可以有利地應(yīng)用于任何涉及羥腈的此類放熱反應(yīng)中。
反應(yīng)介質(zhì)與一種或多種反應(yīng)物混合形成基本上具有均一組成和均一反應(yīng)溫度的批量反應(yīng)混合物的步驟，是使用上述具有內(nèi)部混合裝置的管式反應(yīng)器依據(jù)本發(fā)明來至少部分地實(shí)現(xiàn)。
依據(jù)本發(fā)明，另一種快速和徹底混合反應(yīng)介質(zhì)和一種或多種反應(yīng)物以形成均一的批量反應(yīng)混合物的方法，是使用多個(gè)位于管式反應(yīng)器周圍的注射裝置在多個(gè)進(jìn)料點(diǎn)向管式反應(yīng)器中提供至少一種反應(yīng)物，所述注射器裝置例如但不限于注射嘴。注射裝置可設(shè)置在管式反應(yīng)器的四周、縱向或既四周安裝也縱向安裝。而且，所有的注射裝置不需要在任何給定的時(shí)間使用，但是應(yīng)使用至少一個(gè)、優(yōu)選不止一個(gè)注射裝置在各個(gè)不同的進(jìn)料點(diǎn)向管式反應(yīng)器中提供至少一種反應(yīng)物。這樣的排列有助于使反應(yīng)物更均一地分布在反應(yīng)介質(zhì)中。在本發(fā)明的一特定實(shí)施方式中，通過注射裝置提供的反應(yīng)物的注入速度對于每個(gè)所使用的注射裝置可相同。另外，反應(yīng)物的注入速度可保持在例如但不限于10英尺/秒至80英尺/秒(3米/秒至24米/秒)之間或20英尺/秒至65英尺/秒(6米/秒至20米/秒)之間、或在28英尺/秒至42英尺/秒(8.5米/秒至13米/秒)之間，來得到有效的混合。
依據(jù)本發(fā)明，使用注射裝置時(shí)，可以在較低的總產(chǎn)物速率下使用較少的注射器，以及相似的在較高的生產(chǎn)率下使用較多的折射器來維持最佳的混合效率，而不是一直使用相同數(shù)目的注射器而調(diào)節(jié)通過各個(gè)噴嘴的流速來達(dá)到。前一種方式據(jù)信比后一種方式好，因?yàn)楹笠环N方式將會導(dǎo)致反應(yīng)區(qū)中的不同位置有不同的注射速率，因而引起不同的混合效率。例如，在不同的注入速率下操作10個(gè)注射裝置，來得到每小時(shí)100磅的總反應(yīng)物進(jìn)料速率，這會造成管式反應(yīng)器中不同位置的不同混合條件，會得到不均一的批量反應(yīng)混合物。在每個(gè)注射器都以每小時(shí)10磅的注入速率下操作10個(gè)注射裝置會得到更加均一的混合和更加均一的批量反應(yīng)混合物。如果決定降低生產(chǎn)率，因而只需要每小時(shí)50磅的反應(yīng)物進(jìn)料速率，則可運(yùn)行5個(gè)注射裝置，每個(gè)的注入速率都為每小時(shí)10磅，其它5個(gè)注射裝置則停止操作即關(guān)閉，因而維持管式反應(yīng)器中混合的均一性?？梢哉J(rèn)為，上述步驟的進(jìn)一步優(yōu)選以及確定較佳的注射器操作步驟所需的計(jì)算和操作轉(zhuǎn)變是在本領(lǐng)域一般技術(shù)人員的能力范圍以內(nèi)的。
在本發(fā)明的一個(gè)特定的實(shí)施方式中，它是用硫酸進(jìn)行丙酮合氰化氫的水解反應(yīng)，此時(shí)控制反應(yīng)物如丙酮合氰化氫的加料速率，使得加料處的溫度決不比離開管式反應(yīng)器的混合產(chǎn)物的整體溫度高。這有助于最大程度地減少甚至是消除會在通過注射裝置的反應(yīng)物進(jìn)料處產(chǎn)生的熱點(diǎn)。
對于大多數(shù)放熱反應(yīng)，涉及羥腈的放熱反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量必須除去，以便反應(yīng)過程在整個(gè)反應(yīng)時(shí)間內(nèi)保持連續(xù)穩(wěn)定的狀態(tài)。熱量可使用冷卻管式反應(yīng)器來除去，當(dāng)然這也會冷卻反應(yīng)區(qū)和其中的批量反應(yīng)體系，可以使用任何常規(guī)的冷卻裝置，諸如任何一種或多種下列裝置管殼式熱交換器、螺旋冷卻器、板框式熱交換器、夾套式管形部件、和帶有內(nèi)冷卻線圈或夾套的容器。可以使用管殼式熱交換器管中的紊流器來提高冷卻效率和/或抵制結(jié)垢現(xiàn)象。
依據(jù)本發(fā)明，也可以通過在向管式反應(yīng)器中提供反應(yīng)介質(zhì)之前，將反應(yīng)介質(zhì)冷卻到比混合產(chǎn)物的整體溫度低1℃至10℃的溫度來將熱量從放熱反應(yīng)過程中除去。本發(fā)明的這一點(diǎn)導(dǎo)致反應(yīng)物與反應(yīng)介質(zhì)在管式反應(yīng)器的至少一個(gè)反應(yīng)區(qū)中混合后形成了冷卻的批量反應(yīng)體系，這給羥腈提供了冷卻的環(huán)境，無論羥腈是反應(yīng)區(qū)中所加入的反應(yīng)物還是形成的產(chǎn)物。
另外，當(dāng)羥腈處于至少一個(gè)含有反應(yīng)介質(zhì)的反應(yīng)區(qū)中時(shí)，從羥腈中除去熱量有利于最大程度的減少它們的分解。依據(jù)本發(fā)明的方法，這能夠通過向至少一個(gè)反應(yīng)區(qū)中提供相對于所提供的反應(yīng)物的量過量的反應(yīng)介質(zhì)來至少部分地實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榉磻?yīng)介質(zhì)成為一吸熱體并吸收一些來自羥腈的熱量。例如，可以反應(yīng)介質(zhì)∶反應(yīng)物在2∶1至200∶1之間、或3∶1至100∶1之間、或者甚至在4∶1至40∶1之間的摩爾比率來提供反應(yīng)介質(zhì)和一種或多種反應(yīng)物。要注意的是，反應(yīng)介質(zhì)反應(yīng)物的摩爾比率越高越好，因?yàn)檎J(rèn)為這就可以提供更多的能夠吸收更多熱量的吸收體。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，一種或多種反應(yīng)物可在進(jìn)料到管式反應(yīng)器中以前，使用例如另外的交換器(未示出)來冷卻。
當(dāng)涉及羥腈的放熱反應(yīng)過程是丙酮合氰化氫和硫酸的水解反應(yīng)，該反應(yīng)產(chǎn)生包括如前所述用來進(jìn)一步反應(yīng)產(chǎn)生MAA及其酯的SIBAM、HIBAM和MAM的混合產(chǎn)物時(shí)，該方法可進(jìn)一步包括在裂解反應(yīng)器中使水解反應(yīng)的混合產(chǎn)物發(fā)生熱轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生含有甲基丙酰胺和甲基丙烯酸的裂解反應(yīng)器混合物。然后，裂解反應(yīng)器混合物可在至少一個(gè)反應(yīng)器中與選自醇和水的材料反應(yīng)產(chǎn)生選自甲基丙烯酸及其酯的單體。合適的醇的實(shí)例包括但不限于甲醇、乙醇和丁醇。
另外，對于前述的特征，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員也可以認(rèn)識和開發(fā)許多對于本發(fā)明方法的補(bǔ)充和修改，所有這些都在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。例如，當(dāng)放熱反應(yīng)過程是用硫酸進(jìn)行的丙酮合氰化氫的水解反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)過程可為兩級體系，即具有兩個(gè)管式反應(yīng)器，丙酮合氰化氫反應(yīng)物向兩個(gè)反應(yīng)器之間分開進(jìn)料，50％至95％的丙酮合氰化氫提供給第一反應(yīng)器，剩下的提供給第二反應(yīng)器。
本領(lǐng)域一般技術(shù)人員可以認(rèn)識道的，涉及羥腈的反應(yīng)過程可能還包括需要對高粘度的料流進(jìn)行傳輸和泵送。一種或多種反應(yīng)介質(zhì)和混合產(chǎn)物可使用高粘度工作泵通過和在設(shè)備之間傳送和循環(huán)，該高粘度工作泵例如但不限于Disc泵(可從California的Discflo Corporation of Santee購得)、容積式泵或齒輪泵。一種或多種反應(yīng)物如水解反應(yīng)中的酸，可在向管式反應(yīng)器中提供反應(yīng)介質(zhì)之前注入到反應(yīng)介質(zhì)中，用以提供更高的局部摩爾比率且減少粘度影響。
反應(yīng)過程中的條件，例如當(dāng)反應(yīng)過程是用酸進(jìn)行的丙酮合氰化氫的水解反應(yīng)時(shí)，可使混合產(chǎn)物有利地脫氣。在此情況下，任何常規(guī)的脫氣裝置是合適的包括但不限于一種或多種選自沖擊板、聚結(jié)器、擋板、離心分離器(諸如“Porta-Test Revolution”脫氣器，來自NATCO Group，Inc.of Houston，TX)、真空室、分配器、噴嘴、節(jié)流閥、壓力驟降罐、沉降室、ASP型脫氣泵(可從日本Hiroshima的Yokota Manufacturing Co.，Ltd購得)和Kurabo在線脫氣裝置(從日本Osaka的Kurabo Industries Ltd.購得)等裝置。
本領(lǐng)域一般技術(shù)人員容易決定，也可有利地向反應(yīng)過程中加入一種或多種阻聚劑，例如在將一種或多鐘反應(yīng)物提供給管式反應(yīng)器之前，將阻聚劑加入到其中。合適的阻聚劑至少部分地取決于反應(yīng)過程中涉及的反應(yīng)物和產(chǎn)物的類型。例如，當(dāng)放熱反應(yīng)過程是用硫酸進(jìn)行的丙酮合氰化氫的水解反應(yīng)時(shí)，合適的阻聚劑包括但不限于吩噻嗪。
而且，當(dāng)放熱反應(yīng)過程是用硫酸進(jìn)行的丙酮合氰化氫的水解反應(yīng)時(shí)，批量反應(yīng)混合物中存在的酸∶丙酮合氰化氫的摩爾比例在1.3∶1至1.9∶1的范圍內(nèi)。
這些和其它的相似的改進(jìn)本身容易由本領(lǐng)域技術(shù)人員想到，它們都將包括在本發(fā)明說明書的精神中和所附加權(quán)利要求范圍內(nèi)。
實(shí)施例以下實(shí)施例提供了兩種在相同條件下進(jìn)行的工業(yè)規(guī)模水解反應(yīng)過程的對比產(chǎn)率。這些實(shí)施例的結(jié)果表明本發(fā)明方法比基于CSTR的涉及羥腈的現(xiàn)有反應(yīng)過程提供更優(yōu)的產(chǎn)率，特別是當(dāng)用于通過硫酸進(jìn)行的丙酮合氰化氫的水解反應(yīng)時(shí)。丙酮合氰化氫反應(yīng)物和硫酸反應(yīng)物的組成在實(shí)施例1和實(shí)施例2中相同。
實(shí)施例1(對比例-現(xiàn)有技術(shù)方法)Kirk-Othmer和US‘093中揭示的第一水解過程(“現(xiàn)有技術(shù)”)在圖2中表示，它包括兩個(gè)串聯(lián)的CSTR反應(yīng)器。該體系以H2SO4∶ACH為1.48的摩爾比和2.3∶1的ACH分離進(jìn)料來運(yùn)行，其中將全部ACH進(jìn)料的70重量％加入到第一反應(yīng)級中，全部ACH進(jìn)料的30重量％加入到第二反應(yīng)級中。濃度為99.5％的硫酸和濃度為98.5％的ACH在此體系中用作反應(yīng)物。
具體地說，此實(shí)施例中所用的水解體系的第一反應(yīng)級包括第一級CSTR230、離心泵210、熱交換器220和相關(guān)的第一級循環(huán)管道(203、204、205)。CSTR 230包括一5000加侖(19立方米)的容器和用來對反應(yīng)器內(nèi)容物進(jìn)行高效混合的雙輪、節(jié)距排列的葉片式攪拌器。ACH向第一級CSTR 230中的液面以下(sub-surface)進(jìn)料通過201使用第一浸入管來提供。相似地，硫酸向第一級CSTR 230中液面以下進(jìn)料通過202使用第二浸入管來提供。這些浸入管用來將反應(yīng)物液流直接導(dǎo)入到接近攪拌器葉片尖端的紊流區(qū)中，使混合具有最大的效率。在丙酮溶液中的PTZ阻聚劑(未示出)也被加入到CSTR 230中，以阻止聚合物的形成。CSTR 230底部總體溶液的溫度可用熱電偶T230來測量。
液流203向泵210提供水解混合物，然后此水解混合物通過第一級循環(huán)管以約2.8×106磅/小時(shí)(即，4000加侖/分鐘，15140升/分鐘)的連續(xù)流量進(jìn)行循環(huán)。液流204將水解混合物從泵210的出口向熱交換器220傳送，在此冷卻。熱交換器220是一個(gè)管殼式交換器，過程流(水解混合物)通過其殼中，而額定溫度為60℃的水流通過其管中。經(jīng)冷卻的水解混合物以液流205從熱交換器中流出，回到CSTR 230中。從水解混合物中除去的氣體排出到一擴(kuò)口集合管(未示出)中進(jìn)行處理。脫氣的水解混合物從CSTR 230的側(cè)面溢流出來，并以液流209向第二反應(yīng)級傳送。
本實(shí)施例中使用的水解體系的第二反應(yīng)級包括第二級CSTR 260、離心泵240、熱交換器250和相關(guān)的第二級循環(huán)管道(213、214、215)。CSTR 260包括一5000加侖(19立方米)的容器和對反應(yīng)器內(nèi)容物進(jìn)行高效混合的雙輪、節(jié)距排列葉片式攪拌器。ACH向第二級CSTR 260中的液面以下進(jìn)料通過211使用第一浸入管來提供?；蚩墒褂昧蛩嵯虻诙塁STR 260中的液面以下進(jìn)料在本實(shí)施例中不采用。如同第一級CSTR的浸入管，這些第二級浸入管用來將反應(yīng)物流直接導(dǎo)入到接近攪拌器葉片尖端的紊流區(qū)中，以使混合具有最大的效率。CSTR 260底部的總體溶液的溫度可通過熱電偶T260來測量。
液流213向泵240提供水解混合物，然后此水解混合物通過第二級循環(huán)管道以約4.2×106磅/小時(shí)(即，6000加侖/分鐘，22700升/分鐘)的連續(xù)流量進(jìn)行循環(huán)。液流214將水解混合物從泵240的出口向熱交換器250傳送，在此冷卻。熱交換器250是一管殼式交換器，過程流(水解混合物)通過其殼面中，而額定溫度為65℃的水流通過其管中。經(jīng)冷卻的水解混合物以液流215從熱交換器中流出，回到CSTR 260中。從水解混合物中除去的氣體排出到一擴(kuò)口集合管(未示出)中進(jìn)行處理。脫氣的水解混合物從CSTR 260的側(cè)面溢流出來，并以液流219向裂解反應(yīng)器(100)傳送。
在此實(shí)施例中，從第一反應(yīng)級CSTR(230)中流出的反應(yīng)混合物整體溫度由熱電偶T230測量的整體溫度保持在85℃；從第二反應(yīng)級CSTR(260)中流出的反應(yīng)混合物由熱電偶T230測量的整體溫度保持在101℃。
在穩(wěn)態(tài)條件下，從液流219收集最終水解混合物的樣品保存在絕熱性能良好的樣品容器(ThermosTM牌真空瓶)中。
取出水解混合物的等分樣品(約10克)，置于一帶有攪拌子的配衡瓶中，并記錄其重量。甲磺酸(純度99.5％，約3克，從Aldrich Chemical Company購得)作為內(nèi)標(biāo)通過一注射器加入，并記錄所有的重量。將混合物在一恒定的水浴溫度60℃下攪拌40分鐘。取出所得混合物的等分樣品(約0.2克)，置于NMR管中，并用氘化的硝基甲烷(CD3NO2，從Aldrich Chemical Company購得)進(jìn)行稀釋。通過在Varian Inova 500儀器上進(jìn)行NMR來分析此透明、均一的混合物。
用前述方法制備的SIBAM、HIBAM和MAM的總摩爾產(chǎn)率列于表1中。
實(shí)施例2依據(jù)本發(fā)明方法改進(jìn)的水解體系(本發(fā)明的)表示在圖1中，該體系包括兩個(gè)連續(xù)的流動反應(yīng)級。該體系在與前述實(shí)施例1中基于CSTR的水解體系相同的條件下運(yùn)行。
具體地說，此改進(jìn)的體系以H2SO4∶ACH為1.48的摩爾比和2.3∶1的ACH分離進(jìn)料來運(yùn)行，其中將全部ACH進(jìn)料的70重量％加入到第一反應(yīng)級中，全部ACH進(jìn)料的30重量％加入到第二反應(yīng)級中。同前述的實(shí)施例一樣，濃度為99.5％的硫酸和濃度為98.5％的ACH用作反應(yīng)物。
此實(shí)施例中進(jìn)行的水解體系的第一反應(yīng)級包括ACH混合設(shè)備10、脫氣設(shè)備20、離心泵30、熱交換器40和相關(guān)的第一級循環(huán)管道(3、4、5、7、8)。硫酸(6)通過一混合三通加入到液流5中的水解混合物中。液流5向泵30提供水解混合物，然后通過第一級循環(huán)管道以約2.5×106磅/小時(shí)(即，3500加侖/分鐘，13250升/分鐘)的連續(xù)流量使水解混合物混合。液流7將水解混合物從泵30的出口向熱交換器40傳送，在此冷卻。熱交換器40是一管殼式交換器，過程流(水解混合物)流過其殼中，而額定溫度為60℃的水流過其管中。經(jīng)冷卻的水解混合物以液流8從熱交換器中流出。冷卻的水解混合物的溫度可使用熱電偶T8來測量。水解混合物然后進(jìn)入ACH混合設(shè)備10，在其中ACH加入到水解混合物液流中。ACH混合設(shè)備10包括一由四個(gè)串聯(lián)安裝在12”直徑的管中的KochSMXL混合部件(從Kansas的Wichita的Koch-Glitsh，Inc.購得)構(gòu)成的單個(gè)固定混合單元。此固定混合單元長約190英寸。ACH混合設(shè)備10還包括兩組ACH注射器第一組為安置在距離混合設(shè)備進(jìn)料端約30”處的四個(gè)注射器(1)，第二組為四個(gè)安置在距離混合部件進(jìn)料端約45”處的四個(gè)注射器(2)。每組的四個(gè)注射器的每一個(gè)沿著管子的四周均一安裝，即是每個(gè)注射器分別位于相對于管子中心軸為0°、90°、180°和270°處的位置。每個(gè)注射器包括一內(nèi)徑為0.290”、嵌裝在管壁上的針孔，通過此針孔液體ACH以約36英尺/秒(11米/秒)的速度進(jìn)入固定混合單元中。在此速度下，所產(chǎn)生的ACH噴流具有足夠的動能穿過管壁到達(dá)固定混合單元的中心軸位置，因而保證了快速有效的混合。對此具體實(shí)施例中的運(yùn)行速度，使用了八個(gè)注射器中的六個(gè)第一組注射器中為四個(gè)，第二組注射器中為兩個(gè)。全部注射器運(yùn)行時(shí)都以相同的ACH流量運(yùn)行。作為放熱的ACH水解反應(yīng)的結(jié)果，ACH混合設(shè)備內(nèi)的水解混合物溫度升高。熱的水解混合物以液流3從ACH混合設(shè)備中流出，進(jìn)入脫氣設(shè)備20。將丙酮溶液中的PTZ阻聚劑(9)加入到水解混合物液流3中用以阻止聚合物形成。
脫氣設(shè)備20包括一不帶攪拌器的5600加侖(21立方米)脫氣容器，該容器中裝有一個(gè)“Porta-Test Revolution”型離心氣/液分離器(得克薩斯州Houston的NATCO Group，Inc.設(shè)計(jì)和制造)。從水解混合物中除去的氣體排出到一個(gè)擴(kuò)口集合管(未示出)中進(jìn)行處理；收集脫氣容器底部的液體，它就是脫了氣的水解混合物。脫氣容器底部的總體液體溫度可使用熱電偶T20來測量。脫氣水解混合物從脫氣容器的底部取出，分成兩股液流液流49將水解混合物的第一部分向第二反應(yīng)級傳送，而液流5使水解混合物的第二部分回到離心泵30中，以便維持第一級的循環(huán)。
此實(shí)施例中的本發(fā)明水解體系的第二反應(yīng)級包括ACH混合設(shè)備50、脫氣設(shè)備60、離心泵70、熱交換器80和相關(guān)的第二級循環(huán)管道(13、14、15、17、18)。水解混合物以液流49進(jìn)入第二級中并與液流15中的水解混合物結(jié)合。在此具體實(shí)施例中，也可以加入硫酸(6)。液流15向泵70提供水解混合物，然后通過第二級循環(huán)管道以約2.2×106磅/小時(shí)(即，3000加侖/分鐘，11360升/分鐘)的連續(xù)流量對水解混合物進(jìn)行循環(huán)。液流17將水解混合物從泵70的出口向熱交換器80傳送，在此冷卻。熱交換器80是一管殼式交換器，過程流(水解混合物)流過其管中，而額定溫度為70℃的水流過其殼中。經(jīng)冷卻的水解混合物以液流18從熱交換器中流出。冷卻的水解混合物的溫度可使用熱電偶T8來測量。水解混合物然后進(jìn)入ACH混合設(shè)備50，在其中ACH加入到水解混合物液流中。ACH混合設(shè)備50包括一由四個(gè)串聯(lián)安裝在12”直徑的管中的KochSMXL混合部件構(gòu)成的單個(gè)固定混合單元。此固定混合單元長約210英寸。ACH混合設(shè)備50還包括兩組ACH注射器第一組為四個(gè)安置在距離混合設(shè)備進(jìn)料端約30”處的注射器(1)，第二組為四個(gè)安置在距離混合部件進(jìn)料端約45”處的注射器(2)。每組中的四個(gè)注射器的每一個(gè)沿著管子的四周均一設(shè)置，即是每個(gè)注射器分別位于相對于管截面中心軸為0°、90°、180°和270°處的位置。每個(gè)注射器包括一內(nèi)徑為0.175”、嵌裝在管壁上的針孔，通過此針孔液體ACH以約62英尺/秒(19米/秒)的速度進(jìn)入固定混合單元中。在此速度下，所產(chǎn)生的ACH噴流具有足夠的動能穿過管壁到達(dá)固定混合單元的中心軸位置，因而保證了快速有效的混合。對此具體實(shí)施例中的運(yùn)行速度，只使用了第一組的四個(gè)注射器；全部注射器運(yùn)行時(shí)都以相同的ACH流量運(yùn)行。作為放熱的ACH水解反應(yīng)的結(jié)果，ACH混合設(shè)備內(nèi)的水解混合物溫度升高。熱的水解混合物以液流13從ACH混合設(shè)備中流出，進(jìn)入脫氣設(shè)備60。在此具體的實(shí)施例中，可以不加入丙酮溶液中的PTZ阻聚劑(19)。
脫氣設(shè)備60包括一不帶攪拌器的10900加侖(41立方米)的脫氣容器，該容器中裝有一“Porta-Test Revolution”型離心氣/液分離器(得克薩斯州Houston的NATCO Group，Inc.設(shè)計(jì)和制造)。從水解混合物中除去的氣體排出到一擴(kuò)口集合管(未示出)中進(jìn)行處理；收集脫氣容器底部的液體，它就是脫了氣的水解混合物。脫氣容器底部的總體液體溫度可使用熱電偶T60來測量。脫氣水解混合物從脫氣容器(14)的底部取出，并分成兩股液流液流99將水解混合物的第一部分向裂解反應(yīng)器(100)傳送，而液流15使水解混合物的第二部分回到離心泵70中，以便維持第二級的循環(huán)。
在此實(shí)施例中，由熱電偶T20測量的從第一級脫氣設(shè)備(20)流出的反應(yīng)混合物的整體溫度保持在85℃；由熱電偶T160測量的從第二級脫氣設(shè)備(60)流出的反應(yīng)混合物的整體溫度保持在101℃。
在穩(wěn)態(tài)條件下，從液流99收集最終的水解混合物樣品保存在絕熱性能良好的樣品容器(ThermosTM牌真空瓶)中。
如同上一個(gè)實(shí)施例，對水解混合物樣品進(jìn)行酸化、稀釋和用NMR進(jìn)行分析。用前述發(fā)明方法制備的SIBAM、HIBAM和MAM的總摩爾產(chǎn)率列于表1中。
表1

此對比例說明了，本發(fā)明的連續(xù)流動反應(yīng)體系當(dāng)用于實(shí)施ACH水解反應(yīng)時(shí)，比現(xiàn)有技術(shù)的基于CSTR的體系能提供更高的ACH產(chǎn)率。
權(quán)利要求
1.一種使涉及羥腈且產(chǎn)生熱量的放熱反應(yīng)過程中羥腈分解最小化的方法，所述方法包括下列步驟(a)向管式反應(yīng)器提供反應(yīng)介質(zhì)，所述反應(yīng)器中含有至少一個(gè)反應(yīng)區(qū)，且在所述至少一個(gè)反應(yīng)區(qū)中設(shè)置有內(nèi)部混合裝置；(b)向所述管式反應(yīng)器提供一種或多種反應(yīng)物；(c)將所述反應(yīng)介質(zhì)與所述一種或多種反應(yīng)物在所述至少一個(gè)反應(yīng)區(qū)中混合，由此形成具有基本上均一組成和基本上均一反應(yīng)溫度的批量反應(yīng)混合物；(d)從放熱反應(yīng)過程中除去熱量，所述熱量與所述放熱反應(yīng)過程產(chǎn)生的熱量相等；和(e)使所述一種或多種反應(yīng)物在所述至少一個(gè)反應(yīng)區(qū)中發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生具有整體溫度的混合產(chǎn)物。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，除去熱量的步驟是通過在向管式反應(yīng)器中提供所述反應(yīng)介質(zhì)之前，將所述反應(yīng)介質(zhì)的溫度冷卻到比所述整體溫度低1℃至10℃來進(jìn)行。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述反應(yīng)介質(zhì)和所述一種或多種反應(yīng)物以反應(yīng)介質(zhì)∶反應(yīng)物為2∶1至200∶1之間的比例提供。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，至少所述一種或多種反應(yīng)物中的第一反應(yīng)物是在多個(gè)加料點(diǎn)的至少一個(gè)中，用多個(gè)周向環(huán)繞設(shè)置于所述管式反應(yīng)器上的注射裝置向所述管式反應(yīng)器提供。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，混合所述反應(yīng)介質(zhì)和所述一種或多種反應(yīng)物步驟的實(shí)現(xiàn)，至少部分地是通過選擇并使用所述多個(gè)注射裝置中的一個(gè)或多個(gè)向所述管式反應(yīng)器中提供所述一種或多種反應(yīng)物中的至少第一反應(yīng)物來進(jìn)行。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過在向所述管式反應(yīng)器中提供所述反應(yīng)介質(zhì)之前，首先向所述反應(yīng)介質(zhì)中加入所述一種或多種反應(yīng)物中的至少第二反應(yīng)物，來間接地向所述管式反應(yīng)器中提供所述一種或多種反應(yīng)物中的所述至少第二反應(yīng)物。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述內(nèi)部混合裝置為至少一種選自下組的裝置固定混合器、銳孔板、文氏管、噴射混合器、排放管、多孔板、分布器、攪拌器、旋轉(zhuǎn)混合器、高速環(huán)流圈和噴嘴。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述管式反應(yīng)器包括至少兩個(gè)管式反應(yīng)器。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述涉及羥腈的反應(yīng)過程是水解反應(yīng)，第一反應(yīng)物包括丙酮合氰化氫，第二反應(yīng)物包括選自下組的酸硫酸、發(fā)煙硫酸和它們的混合物。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，批量反應(yīng)混合物中的酸∶丙酮合氰化氫的摩爾比的范圍為1.3∶1至1.9∶1。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述水解反應(yīng)的所述混合產(chǎn)物包括一種或多種選自下組的產(chǎn)物α-硫酸異丁酰胺、α-羥基異丁酰胺和甲基丙烯酰胺；所述方法還包括下列步驟(f)在一裂解反應(yīng)器中對水解反應(yīng)的混合產(chǎn)物進(jìn)行熱轉(zhuǎn)化，以產(chǎn)生包括甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸的裂解反應(yīng)器混合物；和(g)使裂解反應(yīng)器混合物在至少一個(gè)反應(yīng)器中與選自醇和水的物料反應(yīng)，以產(chǎn)生選自甲基丙烯酸及其酯的單體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種最大程度地減少在涉及羥腈的放熱化學(xué)反應(yīng)中羥腈發(fā)生分解的方法。本方法包括向一帶有內(nèi)部混合裝置的管式反應(yīng)器中提供反應(yīng)介質(zhì)和反應(yīng)物、使反應(yīng)介質(zhì)和反應(yīng)物混合形成均一的反應(yīng)混合物、除去反應(yīng)過程中的熱量并令反應(yīng)物反應(yīng)產(chǎn)生具有整體溫度的混合產(chǎn)物。本方法還包括在向管式反應(yīng)器中提供反應(yīng)介質(zhì)之前，將反應(yīng)介質(zhì)的溫度冷卻到比混合產(chǎn)物的整體溫度低1℃至10℃。
文檔編號C07C253/32GK1778791SQ20051012710
公開日2006年5月31日 申請日期2005年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月24日
發(fā)明者I-H·M·常-馬特, M·S·德庫西, P·B·施拉德哈芬, R·維克辛斯基, D·佐洛特羅菲 申請人:羅門哈斯公司