聚丙烯酸生产系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了通过乙烯氧化形成环氧乙烷来生产聚丙烯酸和超强吸收性聚合物的系统和方法。使所述环氧乙烷与一氧化碳反应形成β丙内酯BPL或聚丙内酯PPL或其组合。出口经配置以提供包含所述BPL或PPL或其组合的羰基化流并且使用一或多个反应器将BPL转化成丙烯酸或将所述BPL中的至少一些转化成PPL，并且随后将PPL转化成丙烯酸。出口经配置以将PPL流提供至第二反应器tm以将所述PPL中的至少一些转化成AA或提供至第三反应器以将所述PPL中的至少一些转化成AA。所述出口经配置以将AA流提供至第四反应器以将所述AA转化成聚丙烯酸。

Polyacrylic acid production system and method

The invention discloses a system and method for producing polyacrylic acid and super absorbent polymer by oxidation of ethylene to ethylene oxide. The epoxy ethane and carbon monoxide are reacted to form a beta malprolactone BPL or polyprolactone PPL or their combination. The outlet is configured to provide the carbonylation flow containing the BPL or PPL or its combination, and to convert BPL into acrylic acid by one or more reactors or transform at least some of the BPL into PPL, and then transform PPL into acrylic acid. The outlet is configured to provide PPL flow to second reactor TM to transform at least some of the PPL into AA or to third reactor to transform at least some of the PPL into AA. The exit is configured to supply the AA stream to a fourth reactor to convert the AA into polyacrylic acid.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】聚丙烯酸生产系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求2015年2月13日提出的美国临时专利申请第62/116,229号的优先权，其是全文引用方式并入本文中。
本专利技术大体上涉及聚丙烯酸的生产，且更具体来说涉及从乙烯生产聚丙烯酸。
技术介绍
已描述多种通过聚丙内酯(PPL)的热解生产丙烯酸(AA)的方法(例如，参见美国专利第2,361,036号)。然而，如这篇相关文献中所述的PPL热解不产生直接用于超强吸收性聚合物(SAP)生产的自由基聚合中的具有足够纯度的丙烯酸。相反，在丙烯酸可聚合产生SAP之前，所述方法需要对其进行昂贵并且耗能的纯化。因此业内需要无需昂贵并且耗能的AA纯化，直接生产冰晶级丙烯酸的方法。冰晶级丙烯酸是丙烯酸的纯化形式，可用于制备用于超强吸收性聚合物(SAP)的聚丙烯酸。目前业内已知至少两个问题妨碍冰晶级丙烯酸的生产和/或纯化。第一，丙烯酸主要通过丙烯的气相氧化通过丙烯醛中间体来生产。从粗制丙烯酸移除丙烯氧化的产物(例如丙烯醛)和丙烯氧化的副产物(例如其它醛类杂质)困难且昂贵。醛类杂质妨碍聚合为聚丙烯酸并且使这种聚合物变色。第二，丙烯酸反应性极高并且易于发生不想要的迈克尔加成(Michaeladdition)和与其自身的自由基聚合。因此，除非添加稳定剂(例如自由基聚合抑制剂)以延迟不想要的副反应，否则即使在冰晶级丙烯酸纯化后，其也会逐渐降格。然而，稳定剂昂贵并且可干扰丙烯酸转化为聚丙烯酸。因此，业内需要以商业规模生产丙烯酸、包括冰晶级丙烯酸的方法。
技术实现思路
本文中所述的系统和工艺直接生产丙烯酸(包括冰晶级丙烯酸)，并提供对业内已知的与丙烯酸生产相关的问题的解决方案。本文描述用于从乙烯而不是丙烯生产聚丙烯酸(PAA)的系统和方法，其消除了丙烯氧化的产物和副产物。因为所揭示方法是在下文所述的单一集成系统内实施，高反应性中间体(包括环氧乙烷(EO)、β丙内酯(BPL)和丙烯酸(AA))快速地一直进行至相对稳定的聚丙烯酸(PAA)。所揭示系统和方法可用于有效制备优良纯度的PAA和SAP。本文还描述用于从乙烯生产聚丙烯酸和超强吸收性聚合物的系统和方法。另外描述用于从乙烯源聚丙烯酸制备超强吸收性聚合物的系统和方法。在一个方面中，提供用于在集成系统内从乙烯生产聚丙烯酸(PAA)的系统，其包含：氧化反应器，其包含由乙烯进料的入口、将至少一些乙烯转化成环氧乙烷(EO)的氧化反应区和提供包含EO的出口流的出口，中心反应器，其包含由EO源和一氧化碳(CO)源进料的入口，将至少一些EO转化成β丙内酯(BPL)或聚丙内酯(PPL)的中心反应区和提供包含BPL或PPL的出口流的出口，以下(i)、(ii)和(iii)中的一或多者：(i)第一反应器，其包含由中心反应器的包含BPL的出口流进料的入口、将至少一些BPL转化成AA的第一反应区和提供包含AA的出口流的出口，(ii)第二(a)反应器，其包含由中心反应器的包含BPL的出口流进料的入口、将至少一些BPL转化成PPL的第二(a)反应区和提供包含PPL的出口流的出口，以及第二(b)反应器，其包含由第二(a)反应器的包含PPL的出口流进料的入口、将至少一些PPL转化成AA的第二(b)反应区和提供包含AA的出口流的出口，和(iii)第三反应器，其包含由中心反应器的包含PPL的出口流进料的入口、将至少一些PPL转化成第三产物的第三反应区和提供包含AA的出口流的出口，和(iv)第四反应器，其包含由第一、第二(b)和第三反应器中一或多者的包含AA的出口流进料的入口、将至少一些AA转化成聚丙烯酸(PAA)或其盐的第四反应区和提供包含PAA或其盐的出口流的出口，和用于独立调节EO、BPL、PPL、AA和PAA的产生的控制器。在一个变化形式中，提供用于从乙烯生产聚丙烯酸(PAA)的集成系统，其包含：氧化反应器，其包含：入口，其经配置以接收乙烯，经配置以将至少一些乙烯转化成环氧乙烷(EO)的氧化反应区，和经配置以提供包含EO的EO流的出口；中心反应器，其包含：经配置以接收来自氧化反应器的EO流的EO和来自CO源的一氧化碳(CO)的入口，经配置以将至少一些EO转化成β丙内酯(BPL)或聚丙内酯(PPL)或其组合的中心反应区，和经配置以提供包含BPL的羰基化流或包含PPL的羰基化流或其组合的出口；以下(i)、(ii)和(iii)中的一或多者：(i)第一反应器，其包含：经配置以接收来自中心反应器的羰基化流的BPL的入口，经配置以将至少一些BPL转化成AA的第一反应区，和经配置以提供包含AA的AA流的出口，(ii)第二(a)反应器，其包含：经配置以接收来自中心反应器的羰基化流的BPL的入口，经配置以将至少一些BPL转化成PPL的第二(a)反应区，和经配置以提供包含PPL的PPL流的出口，和第二(b)反应器，其包含：经配置以接收第二(a)反应器的PPL流的入口，经配置以将至少一些PPL转化成AA的第二(b)反应区，和经配置以提供包含AA的AA流的出口，和(iii)第三反应器，其包含：经配置以接收来自中心反应器的羰基化流的PPL的入口，经配置以将至少一些PPL转化成AA的第三反应区，和经配置以提供包含AA的AA流的出口；第四反应器，其包含：经配置以接收第一、第二(b)和第三反应器中一或多者的AA流的入口，经配置以将至少一些AA转化成聚丙烯酸(PAA)或其盐的第四反应区，和经配置以提供包含PAA或其盐的PAA流的出口；和独立调节EO、BPL、PPL、AA和PAA的产生的控制器。在某些实施例中，所述系统进一步包含SAP反应器，其经配置以接收PAA流，并将PAA流中的至少一些PAA转化成SAP。在一些方面中，提供用于在集成系统内将乙烯转化为聚丙烯酸(PAA)的方法，所述方法包含：将包含乙烯的乙烯流提供至所述集成系统的氧化反应器；在所述氧化反应器中将所述乙烯流中所述乙烯的至少一部分转化成环氧乙烷(EO)以产生包含EO的EO流；将来自所述氧化反应器的所述EO流和包含一氧化碳(CO)的CO流提供至所述集成系统的中心反应区；使所述EO流和所述CO流与所述中心反应区中的金属羰基化合物接触；在所述中心反应区中将所述EO流中所述EO的至少一部分转化成β丙内酯(BPL)或聚丙内酯(PPL)或其组合，以产生包含BPL的羰基化流或包含PPL的羰基化流或其组合；(i)将包含BPL的所述羰基化流引导至AA反应器，并在所述AA反应器中将所述羰基化流中的所述BPL的至少一些转化成AA，以产生包含所述AA的AA流；或(ii)将包含BPL的所述羰基化流引导至PPL反应器，在所述PPL反应器中将所述羰基化流中的所述BPL的至少一些转化成PPL，以产生包含PPL的PPL流，将所述PPL流引导至AA反应器(在图1中也称为第二(b)反应器)，并在所述AA反应器中将所述PPL的至少一些转化成AA以产生AA流；或(iii)将包含PPL的所述羰基化流引导至AA反应器，并在所述AA反应器中将所述羰基化流中的所述PPL的至少一些转化成AA，以产生包含AA的AA流；或上文(i)-(iii)的任何组合；将上文(i)-(iii)的所述AA流引导至PAA反应器；和在所述PAA反应器中将上文(i)-(iii)的所述AA流中所述AA的至少一部分转化成聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由乙烯生产聚丙烯酸PAA的方法，其包含：氧化反应器，其包含：入口，其经配置以接收乙烯，氧化反应区，其经配置以将所述乙烯中的至少一些转化成环氧乙烷EO，和出口，其经配置以提供包含所述EO的EO流；中心反应器，其包含：入口，其经配置以接收来自所述氧化反应器的所述EO流的EO和来自CO源的一氧化碳CO，中心反应区，其经配置以将所述EO中的至少一些转化成β丙内酯BPL或聚丙内酯PPL或其组合，和出口，其经配置以提供包含所述BPL的羰基化流或包含所述PPL的羰基化流或其组合；以下(i)、(ii)和(iii)中的一或多个：(i)第一反应器，其包含：入口，其经配置以接收来自所述中心反应器的所述羰基化流的BPL，第一反应区，其经配置以将所述BPL中的至少一些转化成丙烯酸AA，和出口，其经配置以提供包含所述AA的AA流，(ii)第二(a)反应器，其包含：入口，其经配置以接收来自所述中心反应器的所述羰基化流的BPL，第二(a)反应区，其经配置以将所述BPL中的至少一些转化成PPL，和出口，其经配置以提供包含所述PPL的PPL流，和第二(b)反应器，其包含：入口，其经配置以接收所述第二(a)反应器的所述PPL流，第二(b)反应区，其经配置以将所述PPL中的至少一些转化成AA，和出口，其经配置以提供包含所述AA的AA流，和(iii)第三反应器，其包含：入口，其经配置以接收来自所述中心反应器的羰基化流的PPL，第三反应区，其经配置以将所述PPL中的至少一些转化成AA，和出口，其经配置以提供包含所述AA的AA流；第四反应器，其包含：入口，其经配置以接收所述第一、第二(b)和第三反应器中的一或多个反应器的所述AA流，第四反应区，其经配置以将所述AA中的至少一些转化成聚丙烯酸PAA或其盐，和出口，其经配置以提供包含所述PAA或其盐的PAA流；和控制器，其用于独立地调节所述EO、BPL、PPL、AA和PAA的产生。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.13 US 62/116,2291.一种由乙烯生产聚丙烯酸PAA的方法，其包含：氧化反应器，其包含：入口，其经配置以接收乙烯，氧化反应区，其经配置以将所述乙烯中的至少一些转化成环氧乙烷EO，和出口，其经配置以提供包含所述EO的EO流；中心反应器，其包含：入口，其经配置以接收来自所述氧化反应器的所述EO流的EO和来自CO源的一氧化碳CO，中心反应区，其经配置以将所述EO中的至少一些转化成β丙内酯BPL或聚丙内酯PPL或其组合，和出口，其经配置以提供包含所述BPL的羰基化流或包含所述PPL的羰基化流或其组合；以下(i)、(ii)和(iii)中的一或多个：(i)第一反应器，其包含：入口，其经配置以接收来自所述中心反应器的所述羰基化流的BPL，第一反应区，其经配置以将所述BPL中的至少一些转化成丙烯酸AA，和出口，其经配置以提供包含所述AA的AA流，(ii)第二(a)反应器，其包含：入口，其经配置以接收来自所述中心反应器的所述羰基化流的BPL，第二(a)反应区，其经配置以将所述BPL中的至少一些转化成PPL，和出口，其经配置以提供包含所述PPL的PPL流，和第二(b)反应器，其包含：入口，其经配置以接收所述第二(a)反应器的所述PPL流，第二(b)反应区，其经配置以将所述PPL中的至少一些转化成AA，和出口，其经配置以提供包含所述AA的AA流，和(iii)第三反应器，其包含：入口，其经配置以接收来自所述中心反应器的羰基化流的PPL，第三反应区，其经配置以将所述PPL中的至少一些转化成AA，和出口，其经配置以提供包含所述AA的AA流；第四反应器，其包含：入口，其经配置以接收所述第一、第二(b)和第三反应器中的一或多个反应器的所述AA流，第四反应区，其经配置以将所述AA中的至少一些转化成聚丙烯酸PAA或其盐，和出口，其经配置以提供包含所述PAA或其盐的PAA流；和控制器，其用于独立地调节所述EO、BPL、PPL、AA和PAA的产生。2.根据权利要求1所述的系统，其包含(i)、(ii)和(iii)中的两个。3.根据权利要求1所述的系统，其包含(i)、(ii)和(iii)。4.根据权利要求1到3中任一项所述的系统，其中所述系统按约200至约800千吨/年kta生产AA。5.根据权利要求1到4中任一项所述的系统，其中所述AA是冰晶级丙烯酸GAA。6.根据权利要求1到4中任一项所述的系统，其中所述AA基本上不含醛类杂质或衍生自丙烯氧化的化合物。7.根据权利要求1到6中任一项所述的系统，其中所述第四反应器的所述入口经配置以接收一或多个包含氢氧化钠的反应物流，并且所述第四反应区经配置以在自由基引发剂存在下由所述一或多个反应物流形成PAA钠盐。8.根据权利要求1到7中任一项所述的系统，其中所述第四反应区经配置以通过凝胶聚合、悬浮聚合或溶液聚合将所述AA中的至少一些转化成聚丙烯酸PAA或其盐。9.根据权利要求1到8中任一项所述的系统，其中所述PAA或其盐基本上不含醛类杂质或衍生自丙烯氧化的化合物。10.根据权利要求1到9中任一项所述的系统，其中所述第四反应器的所述入口经配置以进一步接收一或多个反应物流，所述反应物流各自包含可与AA共聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨德什·H·苏克拉杰，
申请(专利权)人：诺沃梅尔公司，
类型：发明
国别省市：美国,US