專利名稱：經(jīng)側(cè)出口蒸餾分離丙烯酸的制作方法
經(jīng)側(cè)出口蒸餾分離丙烯酸本發(fā)明涉及用于從含有丙烯酸和至少一種伴生產(chǎn)物的組合物中分離丙烯酸的方法，所述方法具有權(quán)利要求I的特征a)至e)。從US5910607和從US7189872已知這類的方法。丙烯酸(丙-2-烯酸)是用于生產(chǎn)超級吸收劑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)基元，所述超級吸收劑主要用于衛(wèi)生產(chǎn)品中。在工業(yè)規(guī)模中，通過丙烯與氧的催化汽相反應(yīng)得到它。在這種情況中，除了希望的丙烯酸而外也生成不希望的伴生產(chǎn)物，所述伴生產(chǎn)物不利于丙烯酸的進一步加工。這些伴生產(chǎn)物主要是醋酸、醛類和水。因此，在丙烯酸的制備中的一個重要步驟是，將不希望的伴生產(chǎn)物從源自汽相反應(yīng)的含有丙烯酸的組合物中清除，從而剩下純的丙烯酸。本發(fā)明致力于該純化。因為丙烯酸具有強聚合傾向，總是必須向其中加入穩(wěn)定化抑制劑。在US7189872所描述的形成類的方法中，借助于3個蒸餾塔，將已經(jīng)借助于夾帶劑進行了脫水的塔底產(chǎn) 物進行了蒸餾后處理，所述蒸餾塔彼此串聯(lián)連接，依次從料流中分離出低沸點和高沸點伴生產(chǎn)物。由于蒸餾塔的數(shù)目大，這樣的裝置的安裝和運行是相對昂貴的；能量和抑制劑消耗隨著塔的數(shù)目而增加。在US5910607中僅僅將從脫水的塔底產(chǎn)物中蒸餾去除低沸點醋酸作為題目。沒有詳細說明諸如醛類等高沸點伴生產(chǎn)物的去除。由EP2085376A1已知一種用于純化甲基丙烯酸的方法。相對于丙烯酸的純化本質(zhì)的區(qū)別在于，單體丙烯酸的聚合潛力顯著高于甲基丙烯酸的聚合潛力，且因此，就丙烯酸的后處理而言，必須遵循更低的熱負荷和因而更低的工藝溫度。由于這個原因，在技術(shù)上甲基丙烯酸的純化與丙烯酸的純化實際上沒有可比性。鑒于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的在于，如此拓展前在本申請開始處所述類型的方法，以至于用盡可能小的數(shù)目的蒸餾塔足以純化已經(jīng)脫水的塔底產(chǎn)物，并且可以有效除去高沸點和低沸點伴生產(chǎn)物。該目的通過在具有側(cè)出口的蒸餾塔中進行塔底產(chǎn)物的蒸餾分離來實現(xiàn)，從所述蒸餾塔的底部抽出伴生產(chǎn)物的高沸點組分，從所述蒸餾塔的頂部抽出伴生產(chǎn)物的低沸點組分，從所述蒸餾塔的側(cè)出口抽出丙烯酸。因此，本發(fā)明的主題是用于從含有丙烯酸和至少一種伴生產(chǎn)物的組合物中分離出丙烯酸的方法，
a)其中首先使所述組合物與水性液體流如此接觸，以產(chǎn)生含有丙烯酸、伴生產(chǎn)物和水的液體溶液，
b)其中向所述液體溶液中加入夾帶劑，所述夾帶劑與所述液體溶液的水形成異質(zhì)最低共沸物，
c)其中將所述液體溶液蒸餾分離成含有最低共沸物的塔頂產(chǎn)物和含有丙烯酸和伴生產(chǎn)物的塔底產(chǎn)物，
d)其中將所述塔頂產(chǎn)物分離成水和可再循環(huán)的夾帶劑，
e)且其中將所述塔底產(chǎn)物蒸餾分離成丙烯酸和伴生產(chǎn)物，f)其中所述塔底產(chǎn)物的蒸餾分離在具有側(cè)出口的蒸餾塔中進行，從所述蒸餾塔的底部抽出伴生產(chǎn)物的高沸點組分，從所述蒸餾塔的頂部抽出伴生產(chǎn)物的低沸點組分，從所述蒸餾塔的側(cè)出口抽出丙烯酸。本發(fā)明尤其基于下述認識當(dāng)給蒸餾塔配備由其抽出純化的丙烯酸的側(cè)出口時，可以在一個單獨的蒸餾塔中從脫水的塔底產(chǎn)物中去除低沸點伴生產(chǎn)物和高沸點伴生產(chǎn)物。與US7189872相比，由于使用了具有側(cè)出口的蒸餾塔，可以使純化丙烯酸所必需的裝置的費用最小化，同時維持在該現(xiàn)有技術(shù)中實現(xiàn)的純度。這不僅減少了投資成本，而且減少了運行成本。 根據(jù)本發(fā)明，丙烯酸可以以液體形式或氣體形式從側(cè)出口抽出。以氣體形式抽出是優(yōu)選的，因為借此將進一步減小目標產(chǎn)物中的高沸點化合物的比例。如果將蒸餾塔建成分隔壁塔，則可以從所述蒸餾塔的側(cè)面抽出具有低的高沸點化合物比例的液體丙烯酸。分隔壁塔是這樣的蒸餾塔，其具有貫穿所述塔基本上垂直延伸的分 隔壁。在US2471134中描述了這樣的分隔壁塔。分隔壁塔的分隔壁不同走向的各設(shè)計方案是合適的
首先，分隔壁不能在蒸餾塔的整個高度內(nèi)延伸，而是僅僅從沒有分隔壁的頂部區(qū)域延伸至沒有分隔壁的底部區(qū)域。因此，在靠近頂部的區(qū)域中和在靠近底部的區(qū)域中，進料可以在所述塔的整個橫斷面內(nèi)的自由轉(zhuǎn)移。所述沒有分隔壁的頂部區(qū)域優(yōu)選延伸至上面10%的塔板，所述沒有分隔壁的底部區(qū)域優(yōu)選延伸至下面10-20%的塔板。該設(shè)計的目的是，通過僅使用一個冷凝器和一個蒸發(fā)器，可以分離低沸點化合物和高沸點化合物。在頂部區(qū)域和底部區(qū)域中沒有分隔壁的塔可以有利地進行如下拓展，使得位于側(cè)出口一側(cè)的蒸餾塔部分與沒有分隔壁的頂部區(qū)域之間被屏障壁(Sperrwand)隔離。這具有下述優(yōu)點存在于在所述塔中進料位置以上的進料側(cè)上的雜質(zhì)不能進入側(cè)流一側(cè)的上部區(qū)域中并降低側(cè)流中的產(chǎn)物純度。在另一個實施方式中，省略沒有分隔壁的底部區(qū)域，使得分隔壁從沒有分隔壁的頂部區(qū)域延伸至底部的底板。該方案具有下述優(yōu)點位于進料側(cè)在進料點以下的組分不能進入側(cè)流一側(cè)的下部區(qū)域。以此方式實現(xiàn)更高的產(chǎn)物純度。在安排分隔壁塔的所有實施方式的分隔壁時，必須注意下述設(shè)計規(guī)則，即所述分隔壁從高于側(cè)出口水平的高度水平延伸至低于被引入蒸餾塔中的塔底產(chǎn)物的水平的高度水平。結(jié)果，將用于在分隔壁塔中待分離的塔底產(chǎn)物的入口通過分隔壁與側(cè)出口，即丙烯酸的出口隔離，從而阻止了從塔底產(chǎn)物入口至所述出口的直接物質(zhì)流動。該措施是良好分離性能的前提條件。根據(jù)本發(fā)明的方法特別適用于純化除了丙烯酸以外含有醋酸和/或水和/或醛類作為伴生產(chǎn)物的組合物。醋酸是從蒸餾塔的頂部抽出的低沸點伴生產(chǎn)物，而醛類是從具有側(cè)出口的蒸餾塔的底部抽出的高沸點化合物。合適的夾帶劑是具有沸點在80_130°C之間的有機溶劑，例如甲苯或庚烷或環(huán)己烷或甲基環(huán)己烷。優(yōu)選地，通過如此適當(dāng)設(shè)置加熱功率和夾帶劑的量，進行在脫水塔中的液體溶液的蒸餾分離，使得所述塔底產(chǎn)物幾乎無水，且在塔底產(chǎn)物中的夾帶劑的濃度是1-15，優(yōu)選8-12重量％。在這種情況下，“幾乎無水”意指，小于O. 5重量％，優(yōu)選O. 05-0. 3重量％。該濃度范圍的特點是特別有利于運行。一方面，由于相對低的底部溫度，觀察到低的聚合比率。另一方面證明，在這些工藝參數(shù)下，不希望的聚合物優(yōu)選產(chǎn)生在所述塔的可容易到達的底部區(qū)域中。由于非常好的可到達性，在停工清潔時，可以用少量的所需時間和所需金錢來去除聚合物和其它沉積物，并實現(xiàn)最優(yōu)的裝置可用性。現(xiàn)將借助于實施例來進一步說明本發(fā)明。在這里
圖I:圖示了用于實現(xiàn)所述方法的裝置；
圖2 :顯示了具有側(cè)出口且沒有分隔壁的蒸餾塔的實施方式；
圖3 :顯示了具有側(cè)出口和分隔壁的蒸餾塔的實施方式，所述分隔壁在沒有分隔壁的頂部區(qū)域和底部區(qū)域之間；
圖4 :顯示了具有側(cè)出口和分隔壁的蒸餾塔的實施方式，所述分隔壁從沒有分隔壁的頂部區(qū)域延伸至底板； 圖5 :顯示了具有側(cè)出口和分隔壁的蒸餾塔的實施方式，所述分隔壁在沒有分隔壁的頂部區(qū)域和底部區(qū)域之間，另外具有在側(cè)出口一側(cè)上的屏障板。在圖I中示意地顯示了用于實現(xiàn)本發(fā)明的方法的工廠。所述原料是氣體組合物1，其來自沒有顯示的反應(yīng)器，且含有丙烯酸和伴生產(chǎn)物，所述伴生產(chǎn)物具體地包括醋酸、水和醛類。在驟冷塔2中，使所述組合物I與水性液體流3接觸，其中形成水(20-80重量％)、丙烯酸(40-80重量％)和多種可冷凝的伴生產(chǎn)物諸如醋酸(1-5重量％)和醛類的液體溶液4。所述組合物I的不可冷凝的組分作為氣體流5在頂部離開驟冷塔2。在下一個工藝步驟中，將水性液體流3進料至脫水塔6。加入與水形成異質(zhì)最低共沸物的夾帶劑7，使水/夾帶劑共沸物8作為蒸氣從脫水塔6的頂部分離。所述脫水塔6優(yōu)選具有5-20層理論塔板。脫水塔6的頂部壓力在133-400 hPa之間，底部溫度在100°C以下。這里，如此設(shè)定過程可變的加熱功率和夾帶劑的量，從而得到幾乎無水的塔底產(chǎn)物9(水含量小于O. 5重量％，優(yōu)選O. 05-0. 3重量％)，同時夾帶劑濃度為1-15重量％、優(yōu)選8_12重量％。在上面已經(jīng)強調(diào)了該濃度范圍的優(yōu)點。將氣態(tài)的水/夾帶劑共沸物8冷凝形成2個液相(未顯示)，并進入傾析器10中，在其中使兩相夾帶劑7和水分離。將所述夾帶劑7再循環(huán)至脫水塔6，水部分作為水性液體流3返回驟冷塔2，剩余作為廢水11放出。為了進一步純化，將主要由丙烯酸、醋酸和高沸點醛類組成的脫水塔6的塔底產(chǎn)物9導(dǎo)入蒸餾塔12，在其中將經(jīng)頂部的另外的低沸點化合物的分離和經(jīng)底部的高沸點化合物的分離結(jié)合進行。為此目的，給蒸餾塔12提供側(cè)出口 13，將純化的丙烯酸14從所述側(cè)出口 13以蒸氣形式或液體形式抽出。之后將討論蒸餾塔12的運行參數(shù)和構(gòu)造形式。將由蒸餾塔15經(jīng)頂部抽出的伴生產(chǎn)物的低沸點組分15如醋酸再循環(huán)至脫水塔6中。伴生產(chǎn)物的高沸點組分16從蒸餾塔12的底部放出。與所描述的現(xiàn)有技術(shù)相反，在根據(jù)本發(fā)明的方法中把用于分離純丙烯酸14的工藝步驟的數(shù)目減少到最小。由于更少的工藝步驟數(shù)，除了低投資花費以外，還實現(xiàn)了更低的能耗以及對必須引入每個蒸餾步驟的聚合抑制劑17的更低需求。另外，單體丙烯酸產(chǎn)生更少的溫度負荷。這減少了丙烯酸的聚合和丙烯酸二聚體的形成，這又會提高了產(chǎn)品產(chǎn)率。另外，在具有夾帶劑的剩余殘留濃度的脫水塔6中分配低沸點化合物的去除和在具有側(cè)出口的蒸餾塔12中的組合去除低沸點化合物/高沸點化合物導(dǎo)致在脫水塔6的可非常容易到達的底部出現(xiàn)不可避免地形成的聚合殘余物。在該區(qū)域中可以相對容易地進行聚合物的去除和塔的清潔，使裝置的停工期最小化?，F(xiàn)在將進一步解釋具有側(cè)出口 13的蒸餾塔12的設(shè)計和運行參數(shù)
蒸餾塔12應(yīng)當(dāng)具有30-45層實際塔板。側(cè)出口 13應(yīng)當(dāng)位于與70-80%的塔板總數(shù)(從頂部計數(shù))相對應(yīng)的高度水平。頂部壓力應(yīng)為40-50 hPa，頂部溫度應(yīng)當(dāng)在35-50°C之間。用循環(huán)蒸發(fā)器(產(chǎn)物溫度小于90°C)和隨后的薄層蒸發(fā)器(產(chǎn)物溫度小于125°C，優(yōu)選115°C)，進行蒸餾塔12的底部蒸發(fā)。如果將丙烯酸14以氣體形式抽出，則可以使用如圖2中所示的沒有分隔壁的塔。然后使底部流9在高于側(cè)出口 13的高度水平上進入蒸餾塔12中。以液體狀態(tài)抽出丙烯酸14需要配備有分隔壁18的蒸餾塔12 ;參見圖3、4和5。在 分隔壁塔中，使底部流9在低于側(cè)出口 13高度水平的高度水平上進入蒸餾塔12中。在此，總是必須如此來安排所述分隔壁18，使得它從高于側(cè)出口水平的高度水平延伸至低于將塔底產(chǎn)物9引入蒸餾塔12中的水平的高度水平。上部10%的塔板形成沒有分隔壁的頂部區(qū)域19，在其下面開始延伸分隔壁18。在圖3中所不的實施例中，分隔壁18在沒有分隔壁的底部區(qū)域20處結(jié)束，所述底部區(qū)域20大致對應(yīng)于底部的下面10-20%的塔板?；蛘撸龇指舯?8也可以延伸至底部的底板；參見圖4中的實施例。在圖5的實施例中，另外給蒸餾塔12提供屏障壁21，所述屏障壁21將位于側(cè)出口13 一側(cè)的蒸餾塔12的部分與沒有分隔壁的頂部區(qū)域19相隔離。在分隔壁塔的所有實施方案(圖3_5)中，分隔壁18基本上垂直地且偏尚中心地延伸貫穿蒸餾塔12，使得在側(cè)出口一側(cè)的面積與在塔底產(chǎn)物的進口一側(cè)的面積之比為O. 5。但是，也可以通過分隔壁的位置來設(shè)定其它的面積比，例如，在O. 1-0. 9、優(yōu)選O. 25-0. 75、和最特別優(yōu)選O. 4-0. 6的范圍。在沒有分隔壁的頂部區(qū)域19中，將液體以O(shè). 5-1、優(yōu)選O. 5-0. 8的比例分配在側(cè)出口 13 —側(cè)和流入塔底產(chǎn)物9的一側(cè)。附圖
標記列表 I組合物
2驟冷塔 3水性液體流 4液體溶液 5氣體流 6脫水塔 7夾帶劑
8水/夾帶劑共沸物 9塔底產(chǎn)物
10傾析器
11廢水
12蒸餾塔
13側(cè)出口14丙烯酸
15低沸點化合物(醋酸)
16高沸點化合物(醛)
17抑制劑
18分隔壁
19沒有分隔壁的頂部區(qū)域 20沒有分隔壁的底部區(qū)域
21屏障壁
權(quán)利要求
1.用于從含有丙烯酸和至少一種伴生產(chǎn)物的組合物(I)中分離丙烯酸(14)的方法， a)其中首先使所述組合物(I)與水性液體流(3)如此接觸，以產(chǎn)生含有丙烯酸、伴生產(chǎn)物和水的液體溶液(4)， b)其中向所述液體溶液中加入夾帶劑(7)，所述夾帶劑(7)與所述液體溶液(4)的水形成異質(zhì)最低共沸物(8)， c)其中將所述液體溶液(4)蒸餾分離成含有最低共沸物(8)的塔頂產(chǎn)物和含有丙烯酸和伴生產(chǎn)物的塔底產(chǎn)物(9 )， d)其中將所述塔頂產(chǎn)物分離成水(3，11)和可再循環(huán)的夾帶劑(7)， e)和其中將所述塔底產(chǎn)物(9)蒸餾分離成丙烯酸和伴生產(chǎn)物， 其特征在于， f)所述塔底產(chǎn)物的蒸餾分離在具有側(cè)出口(13)的蒸餾塔(12)中進行，從所述蒸餾塔的底部抽出伴生產(chǎn)物的高沸點組分(16)，從所述蒸餾塔的頂部抽出伴生產(chǎn)物的低沸點組分(15)，并從所述蒸餾塔的側(cè)出口(13)抽出丙烯酸(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法， 其特征在于， 將所述丙烯酸(14)以氣體形式從側(cè)出口(13)抽出。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法， 其特征在于， 將所述丙烯酸(14)以液體形式從側(cè)出口( 13)抽出，且將所述蒸餾塔(12)建成為分隔壁塔，所述分隔壁塔具有基本上垂直延伸穿過所述塔的分隔壁(18)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述分隔壁(18)從沒有分隔壁的頂部區(qū)域(19)延伸至沒有分隔壁的底部區(qū)域(20)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于屏障壁(21)，所述屏障壁(21)將位于側(cè)出口(13)—側(cè)的蒸餾塔(12)的部分與沒有分隔壁的頂部區(qū)域(19)相隔離。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述分隔壁(18)從沒有分隔壁的頂部區(qū)域(19)延伸至底部的底板。
7.根據(jù)權(quán)利要求3、4或5所述的方法， 其特征在于， 所述分隔壁(18)從高于側(cè)出口(13)的水平的高度水平延伸至低于將塔底產(chǎn)物(9)引入蒸餾塔(12)中的水平的高度水平。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法， 其特征在于， 所述伴生產(chǎn)物含有至少一種下述物質(zhì) 醋酸、水、來自醛類的化學(xué)化合物。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法， 其特征在于， 所述夾帶劑是具有沸點在80-130 V之間的有機溶劑，尤其是甲苯或庚烷或環(huán)己烷或甲基環(huán)己烷。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于， 在脫水塔(6 )中如此進行液體溶液(4)的蒸餾分離，使得所述塔底產(chǎn)物(9)幾乎無水，且在塔底產(chǎn)物(9)中的夾帶劑(7)的濃度為1-15重量％，優(yōu)選地8-12重量％。
全文摘要
本發(fā)明涉及從含丙烯酸和至少一種伴生產(chǎn)物的組合物(1)中分離丙烯酸(14)的方法，a)組合物(1)與水性液體流(3)接觸，產(chǎn)生含丙烯酸、伴生產(chǎn)物和水的液體溶液(4)，b)將與溶液(4)的水形成異質(zhì)最低共沸物(8)的夾帶劑(7)加入該溶液，c)分餾溶液(4)成含最低共沸物(8)的塔頂產(chǎn)物和含丙烯酸和伴生產(chǎn)物的塔底產(chǎn)物(9)，d)塔頂產(chǎn)物分離成水(11)和可再循環(huán)的夾帶劑(7)，e)塔底產(chǎn)物(9)分餾成丙烯酸和伴生產(chǎn)物。其目的為用盡可能少的蒸餾塔純化脫水塔底產(chǎn)物，且有效除去高-和低沸點伴生產(chǎn)物。其用有側(cè)出口的蒸餾塔分餾，將伴生產(chǎn)物的高沸點組分從塔的底部，將低沸點組分從頂部，將丙烯酸從側(cè)出口抽出來實現(xiàn)。
文檔編號C07C57/07GK102892743SQ201180023313
公開日2013年1月23日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月10日
發(fā)明者R.邁爾, J.莫斯勒 申請人:贏創(chuàng)德固賽有限公司