包括具有分隔壁的蒸馏塔的纯化(甲基)丙烯酸的方法技术

技术编号:22569303 阅读:66 留言:0更新日期:2019-11-16 13:54
本发明专利技术涉及具有分隔壁的塔在不存在外部有机溶剂的情况下在基于使用两个蒸馏塔的收取(甲基)丙烯酸的方法中作为纯化/精炼塔的用途。根据本发明专利技术的方法使得可改进所述方法的能量平衡性,同时改进了收取的(甲基)丙烯酸的技术品质。根据本发明专利技术的方法还使得可生产与高分子量丙烯酸类聚合物的制造可相容的聚合级(或冰状)(甲基)丙烯酸。

Method for purification of (meth) acrylic acid including distillation column with partition

The present invention relates to the use of a tower with partition walls as a purification / refining tower in a method for collecting (meth) acrylic acid based on the use of two distillation towers without the presence of external organic solvents. According to the method of the invention, the energy balance of the method can be improved, and the technical quality of the collected (meth) acrylic acid can be improved at the same time. The method according to the invention also enables the production of polymer grade (or ice like) (methyl) acrylic acid compatible with the manufacture of high molecular weight acrylic polymers.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括具有分隔壁的蒸馏塔的纯化(甲基)丙烯酸的方法
本专利技术涉及(甲基)丙烯酸的生产。本专利技术更特别地涉及具有分离壁的塔(柱)在不存在外部有机溶剂的情况下在基于使用两个(种)蒸馏塔的(甲基)丙烯酸收取方法中作为纯化/精炼塔的用途。根据本专利技术的方法改进了所述方法的能量平衡同时改进了收取的(甲基)丙烯酸的技术品质。根据本专利技术的方法进一步直接地生产与高分子量丙烯酸类聚合物的生产可相容的聚合级(或冰状)(甲基)丙烯酸。
技术介绍
工业上大规模合成丙烯酸的方法在氧气存在下进行丙烯的催化氧化反应。该反应通常在气相中进行,且通常分两个步骤进行:第一步骤是将丙烯大致定量地氧化为富含丙烯醛的混合物,然后在第二步骤中将丙烯醛选择性地氧化成丙烯酸。除丙烯酸以外,来自第二步的气态的混合物由来自使用的试剂的未转变的化合物或在2个反应步骤中的至少一个期间产生的杂质构成,即-在通常使用的温度和压力条件下不可冷凝的轻化合物,即基本上:丙烯、丙烷、氮气、未转化的氧气、由于之后的氧化而少量形成的一氧化碳和二氧化碳;-可冷凝的轻化合物,即基本上:水、轻醛如未转化的丙烯醛、甲醛、乙二醛和乙醛、甲酸、乙酸、丙酸;-重化合物:糠醛、苯甲醛、马来酸和酸酐、苯甲酸、2-丁烯酸、苯酚、原白头翁素(protoanemonin)。在该方法中获得的气态混合物的复杂性要求应用一系列操作来收取气态的流出物中包含的丙烯酸并将其转变为与其最终用途例如丙烯酸酯的合成或丙烯酸类聚合物和/或丙烯酸酯的生产相容的丙烯酸级别。>目前已经出现了新的收取/纯化丙烯酸的技术,其涉及更少的纯化步骤数并且不需要外部有机溶剂。基于这种“无溶剂”技术的专利EP2,066,613描述了在不使用外部的水、也无共沸溶剂的情况下收取丙烯酸方法。此方法仅使用两种蒸馏塔以纯化经冷却的气态反应混合物:a)脱水塔,和b)精炼塔(或纯化塔),由来自脱水塔的底部的流的一部分向该精炼塔进料。根据该方法,在第一塔中对经冷却的气态的反应流进行脱水。在所述塔的顶部蒸馏的气态流在冷凝器中被部分地冷凝,产生被送至脱水塔的液体回流,其参与丙烯酸的吸收/冷凝,未被冷凝的气态流出物被至少部分地送回至反应并且其余部分被除去。来自脱水塔的底部的流被部分地送至称作精炼塔的第二塔。该液体流的其他部分穿过脱水塔下部中的热交换器返回,由此形成循环回路。在纯化/精炼步骤期间,从底部除去富含重化合物的流,并且从顶部收取包含水和轻副产物的馏出物,其被冷凝随后在第一脱水塔的末底处(foot)被再循环(回收利用)。来自脱水塔的末底处的且被送至精炼塔的液体流(其包含(甲基)丙烯酸和来自吸收-冷凝步骤的轻杂质和重杂质)和来自精炼塔的顶部在脱水塔的底部再循环的液体流(其包含富含轻化合物的(甲基)丙烯酸的流)形成2个塔之间的“再循环回路”。由来自精炼塔的侧取馏分收取液体或蒸汽形式的经纯化的丙烯酸的流。获得的丙烯酸通常具有大于98.5质量%的纯度且包含小于0.5质量%的水和小于0.4质量%的乙酸。在仍然存在的其他杂质中,特别地发现了重化合物例如醛和原白头翁素。经纯化的丙烯酸在没有另外纯化的情况下可用作工业级丙烯酸,例如来生产酯,或可通过分级结晶进行额外的加工以除去残余的杂质并且形成聚合级(也称作冰状)的丙烯酸品质。在文献EP2,066,613中描述的可用于该方法的精炼塔可具有任意结构,例如填料塔、塔板式塔、具有分离壁的塔;填充物可以是任意类型的,无论是散装还是结构化的,且理论塔板数量(数目)没有限制。精炼塔的温度和压力操作条件在该方法中是不关键的,且可根据现有技术中已知的蒸馏方法确定。然而,优选地,纯化塔在低于大气压力的压力下运行,允许在相对低的温度下运行,由此避免存在的不饱和产物的聚合,并且使得重副产物的形成最小化。尽管文献EP2,066,613中描述的纯化方法带来了优点,但缺点仍然存在。为了生产(甲基)丙烯酸或(甲基)丙烯酸酯的聚合物,必须要生产充分地不含某些带来麻烦的杂质的技术品质的(甲基)丙烯酸。例如,重杂质如糠醛、苯甲醛和原白头翁素带来了麻烦因为它们在聚合过程中反应。高于某一水平的其他轻杂质例如乙酸可产生保留在(甲基)丙烯酸聚合物内的挥发性有机化合物并且使得其不适合使用。最后,在通过工业级(甲基)丙烯酸和醇之间的反应来生产酯期的间,具有羧基官能的杂质例如乙酸、丁烯酸、或马来酸或酸酐形成难以去除的杂质并且可通过部分地消耗反应期间使用的醇而降低酯化反应的产率。为了防止这些问题,必须使用具有较高数量的精馏水平的精炼塔。丙烯酸是对自由基聚合非常敏感的产物,其导致不可溶的聚合物的形成,所述不可溶的聚合物导致设备污染并且造成出于清洁目的的昂贵的设施停工。聚合抑制剂的添加减少了该寄生反应,但是对于长期的连续生产该方案是不足的,特别是当塔或其设备内的温度过高时。此外,通常难以将抑制剂分布在塔的塔板或填充物上,这是因为结构产生死角,其由于包含聚合抑制剂的液体回流而使得难以到达。相应地,用于富含丙烯酸的流的纯化的蒸馏操作在降低的压力下进行,以便于限制温度,并且蒸馏塔通常装配有简单的填充物,以允许含抑制剂的液体的有效分布并且防止聚合物前体核(germs)的累积。例如使用具有穿孔的塔板的塔。通常,与反而更容易形成和累积聚合物的功能更强的塔的相比,减少聚合引发现象的塔的内部器件为每个安装的理论塔板产生更多的负载损失。提高精馏塔板的数量来生产改进的丙烯酸技术品质于是导致塔中的整体负载损失,这继而导致塔中的提高的温度损失以及对聚合灵敏度的恶化。另外,丙烯酸特别容易形成迈克尔加成衍生物例如3-丙烯酰氧基丙酸,也称作丙烯酸二聚体。这些化合物是通过消耗单体丙烯酸而降低收取率的重产物。如同自由基聚合,形成迈克尔衍生物的这种共价反应极大地受到温度促进。因此,使用具有高精馏塔板数量的塔以满足丙烯酸的品质要求造成产物损失方面的缺点,这只能通过额外地进行迈克尔衍生物的高温裂解以再生丙烯酸单体来部分地弥补。相应地,非常需要实现分离并同时降低理论精馏塔板数量两者来降低聚合的风险和迈克尔加成衍生产物的形成,因为较高的温度有利于这两种副作用。另外,在无溶剂的方法(例如文献EP2,066,613中所描述的)中去除轻杂质(主要为水和乙酸)需要2个塔之间的再循环回路,其流速高且与精炼塔的效率成反比。因此,提高再循环流速来弥补不足的效率导致额外的能量消耗。专利技术人已经发现使用装配有分隔壁的塔且在特定条件下对其进行使用,如在文献EP2,066,613的方法中的精炼塔,通过在丙烯酸的纯化期间产生显著的能量增益而克服了之前提及的缺点,同时还生产了更好品质的工业级丙烯酸。当蒸馏塔装配有分隔壁时,该壁在顶部部分中与所述塔的上穹顶相连接,并且在下部部分中不与所述塔的底部相连接,所述塔包括两个区段,其下部空间与塔底部处的空间连通且其顶部空间被分隔成两个封闭区域。当精炼塔具有该结构时,专利技术人已经发现精炼塔的进料流中包含的轻化合物和水被更有效地从进料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.在没有有机溶剂的情况下从包括(甲基)丙烯酸的气态反应混合物中收取经纯化的(甲基)丙烯酸的方法,所述包括(甲基)丙烯酸的气态反应混合物通过(甲基)丙烯酸前体的气相氧化获得,该方法包括至少以下步骤:/na)在称作脱水塔的第一蒸馏塔中在不使用共沸溶剂的情况下对气态反应混合物进行脱水产生来自顶部的流,所述来自顶部的流的至少一部分被冷凝并且以回流的形式被送回至脱水塔,并且产生来自底部的流,所述来自底部的流的至少一部分作为回流被送回到脱水塔的下部中以形成循环回路;/nb)来自脱水塔的底部的流被至少部分地送到称作精炼塔的第二蒸馏塔中,所述精炼塔可将来自底部的包含重化合物的流和来自顶部的包含轻化合物的流分离,所述来自顶部的包含轻化合物的流的至少一部分被送回至脱水塔;/n所述方法特征在于:/ni)精炼塔装配有分隔壁,所述壁在顶部部分中与该塔的上穹顶相连接并且在下部部分中不与该塔的底部相连接,由此将该塔分隔成两个装配有确保气-液接触的内部蒸馏元件的区段,所述区段的下部空间与在该塔底部处的空间连通,且所述区段的顶部空间被分隔成两个封闭区域,从分隔壁的单侧向所述塔进料,和/nii)富含轻化合物且包括水的气态流在进料区段的顶部处被提取,然后在冷凝之后被至少部分地再循环到脱水塔的底部处的循环回路中,和/niii)从精炼塔提取的气态形式的经纯化的(甲基)丙烯酸的流在位于进料区段的另一侧上的区段的顶部处在冷凝之后被排出,冷凝流的一部分作为液体回流在排出区段的顶部处被送回。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170404 FR 17529021.在没有有机溶剂的情况下从包括(甲基)丙烯酸的气态反应混合物中收取经纯化的(甲基)丙烯酸的方法,所述包括(甲基)丙烯酸的气态反应混合物通过(甲基)丙烯酸前体的气相氧化获得,该方法包括至少以下步骤:
a)在称作脱水塔的第一蒸馏塔中在不使用共沸溶剂的情况下对气态反应混合物进行脱水产生来自顶部的流,所述来自顶部的流的至少一部分被冷凝并且以回流的形式被送回至脱水塔,并且产生来自底部的流,所述来自底部的流的至少一部分作为回流被送回到脱水塔的下部中以形成循环回路;
b)来自脱水塔的底部的流被至少部分地送到称作精炼塔的第二蒸馏塔中,所述精炼塔可将来自底部的包含重化合物的流和来自顶部的包含轻化合物的流分离,所述来自顶部的包含轻化合物的流的至少一部分被送回至脱水塔;
所述方法特征在于:
i)精炼塔装配有分隔壁,所述壁在顶部部分中与该塔的上穹顶相连接并且在下部部分中不与该塔的底部相连接,由此将该塔分隔成两个装配有确保气-液接触的内部蒸馏元件的区段,所述区段的下部空间与在该塔底部处的空间连通,且所述区段的顶部空间被分隔成两个封闭区域,从分隔壁的单侧向所述塔进料,和
ii)富含轻化合物且包括水的气态流在进料区段的顶部处被提取,然后在冷凝之后被至少部分地再循环到脱水塔的底部处的循环回路中,和
iii)从精炼塔提取的气态形式的经纯化的(甲基)丙烯酸的流在位于进料区段的另一侧上的区段的顶部处在冷凝之后被排出,冷凝流的一部分作为液体回流在排出区段的顶部处被送回。


2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于(甲基)丙烯酸前体为丙烯醛,其通过丙烯的氧化或通过丙烷的氧化脱氢获得。


3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于(甲基)丙烯酸前体为甲基丙烯醛,其通过异丁烯和/或叔丁醇的氧化或者从丁烷和/或异丁烷的氧化脱氢获得。


4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于(甲基)丙烯酸前体包括来自可再生来源的碳。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于在进料区段的上部塔板处在顶部向精炼塔进料,以及任选地,在进料区段的顶部提取的气态流的一部分在冷凝后被送回到精炼塔的进料流中。


6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其特征在于在位置低于进料区段的上部塔板的位点处向精炼塔进料,并且在进料区段的顶部处提取的气态流的一部分在冷凝后作为液体回流在进料区段的顶部处被送回。


7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,...

【专利技术属性】
技术研发人员:M福康纳S特雷扎克
申请(专利权)人:阿科玛法国公司
类型:发明
国别省市:法国;FR

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